游樂設(shè)施檢驗用超聲探傷儀的期間核查方法

陳瀅锜

摘 要：本文根據(jù)目前超聲探傷儀的使用和管理情況，通過對超聲探傷系統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、超聲探傷檢測標(biāo)準(zhǔn)和CNAS要求的分析，對超聲探傷儀的期間核查進(jìn)行了分類，并給出了每類超聲探傷儀期間核查的參數(shù)和方法。

關(guān)鍵詞：游樂設(shè)施;超聲探傷儀;期間核查

中圖分類號：O213.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）16-0051-05

Abstract： According to the use and management of the ultrasonic flaw detector， this paper analyzed the CNAS requirements and the standards of the products and the products system. In this paper the author classified the periodic inspection of the ultrasonic flaw detector， and gave the parameters and methods of the intermediate inspection for each type of the ultrasonic flaw detector.

Keywords： amusement facilities;the ultrasonic flaw detector;intermediate inspection

超聲探傷是目前廣泛使用的無損檢測方法之一。超聲探傷儀主要由同步、掃描、發(fā)射、接收放大及顯示部分組成，與超聲探頭配套，廣泛用于鍋爐、壓力容器、航空航天、船舶建造、鐵路橋梁、機(jī)械部件等非破壞性檢測，在游樂設(shè)施檢驗中也廣泛用于導(dǎo)軌等鋼結(jié)構(gòu)焊接缺陷、損傷等的檢測。一般情況下，超聲波探傷儀需要進(jìn)行周期性檢定或校準(zhǔn)，以查明該設(shè)備是否達(dá)到足夠的精度要求，從而保證所用儀器處于合格狀態(tài)。本文討論了適用于游樂設(shè)施檢驗用超聲探傷儀（以下簡稱“超聲探傷儀”）的期間核查方法，并給出了詳細(xì)過程。

1 超聲探傷儀期間核查的分類

期間核查是設(shè)備在相鄰兩次設(shè)備校準(zhǔn)之間，按照規(guī)定要求驗證儀器設(shè)備的功能或技術(shù)性能能否持續(xù)滿足檢驗檢測方法要求而進(jìn)行的操作。利用期間核查可以及時發(fā)現(xiàn)檢驗用儀器設(shè)備校準(zhǔn)狀態(tài)的變化，保持對儀器設(shè)備技術(shù)特性及性能的信心，必要時及時采取糾正措施，有效地控制儀器設(shè)備保持在規(guī)定的要求之內(nèi)，從而確保檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

按照《測量設(shè)備期間核查的方法指南》（CNAS-GL042）[1]中設(shè)備功能或技術(shù)特性的不同要求可將設(shè)備分為3類。其中，A類設(shè)備指檢驗檢測方法對其有量值要求、需要檢定校準(zhǔn)的設(shè)備。該類設(shè)備的驗證采用檢定校準(zhǔn)的方式，主要是核查設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)是否符合檢驗檢測方法要求，使用者也可在相鄰兩次檢定校準(zhǔn)之間對設(shè)備進(jìn)行期間核查。B類設(shè)備指檢驗檢測方法對其有量值要求、無須校準(zhǔn)（通過核查即可判定設(shè)備與方法要求的符合性），計量特性影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性的設(shè)備。該類設(shè)備采用核查的方式進(jìn)行驗證，核查其計量特性是否符合方法要求，期間核查方法與設(shè)備投入使用前的核查方法相同，是在使用過程中對設(shè)備進(jìn)行的再核查。C類設(shè)備指檢驗檢測方法對其無量值要求（無法校準(zhǔn)），功能的正常性影響測量結(jié)果有效性的設(shè)備。此類設(shè)備的驗證也采用核查的方式，核查設(shè)備的功能是否符合方法要求，期間核查方法與設(shè)備投入使用前的核查方法相同，是在使用過程中對設(shè)備進(jìn)行的再核查。

超聲探傷儀一般按儀器部分（發(fā)射部分、接收部分）、探頭部分、組合設(shè)備三部分給出技術(shù)指標(biāo)要求?！稛o損檢測 超聲檢測設(shè)備的性能與檢驗 第1部分：儀器》（GBT 27664.1—2011）[2]、《無損檢測 超聲檢測設(shè)備的性能與檢驗 第2部分：探頭》（GBT 27664.2—2011）[3]、《無損檢測 超聲檢測設(shè)備的性能與檢驗 第3部分 組合設(shè)備》（GBT 27664.3—2012）[4]、《無損檢測A型脈沖反射式超聲檢測系統(tǒng)工作性能測試方法》（JBT 9214—2010）[5]、《A型脈沖反射式超聲探傷儀 通用技術(shù)條件》（JB/T 10061—1999）[6]、《超聲探傷用探頭 性能測試方法》（JB/T 10062—1999）[7]等標(biāo)準(zhǔn)都對超聲探傷儀給出了技術(shù)指標(biāo)的量值要求。因此，目前企業(yè)和部門在用的超聲波探傷儀大部分都按周期進(jìn)行了檢定或校準(zhǔn)，這部分探傷儀的期間核查應(yīng)該按A類設(shè)備進(jìn)行管理;還有一部分用于游樂設(shè)施檢驗的探傷儀沒有進(jìn)行周期檢定校準(zhǔn)，使用者采用核查的方式，核查設(shè)備的計量特性是否符合方法要求，這類設(shè)備的期間核查可以按B類設(shè)備管理。

2 按A類設(shè)備管理的超聲探傷儀的期間核查

按A類管理的探傷儀，其周期檢定已按有關(guān)要求進(jìn)行了檢定或校準(zhǔn)，其技術(shù)參數(shù)主要包括水平線性誤差、衰減器技術(shù)要求、垂直線性誤差、動態(tài)范圍、電噪聲電平、最大使用靈敏度、探傷靈敏度余量、掃描范圍分辨力等。

2018年發(fā)布的《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則在無損檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明》（CNAS-CL01-A006）[8]中要求超聲波探傷儀每年應(yīng)按照國家檢定規(guī)程的要求進(jìn)行檢定。采用標(biāo)準(zhǔn)試塊期間核查超聲波探傷儀的水平線性、垂直線性，核查周期為3個月。

水平線性是指超聲探傷儀對距離不同的反射體所產(chǎn)生的一系列回波信號的顯示距離與反射體距離之間能按比例方式顯示的能力，其直接影響探傷時對缺陷的定位誤差，檢定規(guī)程中用水平線性誤差來表示。垂直線性是指超聲探傷儀的接收信號與熒光屏所顯示的反射波幅度之間能按比例方式顯示的能力，反映的是超聲探傷儀對缺陷大小的定量精度，檢定規(guī)程中用垂直線性誤差來表示。鑒于這兩個指標(biāo)的重要性，把其作為期間核查的技術(shù)指標(biāo)是合理的。下面給出A類管理設(shè)備期間核查的過程。

2.1 核查對象

超聲探傷儀。

2.2 核查標(biāo)準(zhǔn)

超聲探傷儀的水平線性的期間核查，可以使用材質(zhì)均勻，具有良好的聲學(xué)性能，不易變形和被腐蝕，平行度和光潔度符合要求的試塊，一般選用CSK-1A試塊或DB-PZ20試塊，也可使用BH-50標(biāo)準(zhǔn)回波探頭或使用符合要求的穩(wěn)定的留存試樣。

2.3 核查的環(huán)境條件要求

溫度：（20±3）;℃。相對濕度：30%～80%;靜壓：97～103 kPa，可修正。

2.4 核查點及項目

水平線性誤差、垂直線性誤差的核查。

2.5 核查間隔

一般為3個月，或超聲探傷儀的檢驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)可疑時，或超聲探傷儀調(diào)修后。

2.6 核查程序

選定核查標(biāo)準(zhǔn)試塊，將一個經(jīng)校準(zhǔn)合格的直探頭連接到被核查的超聲探傷儀，關(guān)閉超聲探傷儀的抑制，調(diào)節(jié)衰減器等其他功能至適當(dāng)值。將探頭通過耦合劑耦合在試塊上，在探頭上施加一定的壓力，保持穩(wěn)定的回波顯示。

BH-50探頭稱為標(biāo)準(zhǔn)回波探頭，探頭外殼用鋁合金壓鑄而成，相當(dāng)于一個直探頭下面加一個50 mm的無缺陷試塊。使用BH-50標(biāo)準(zhǔn)回波探頭時，直接將BH-50連接到探傷儀輸入端。

2.6.1 水平線性誤差的核查。調(diào)節(jié)被檢超聲探傷儀的移位旋鈕，使屏幕上顯示6個回波。調(diào)節(jié)增益旋鈕使第一個回波的幅度為80%滿刻度，調(diào)節(jié)位移和掃描微調(diào)旋鈕使第一個波的前沿對準(zhǔn)水平刻度“0”;調(diào)節(jié)增益旋鈕使第六個回波B6的幅度為80%滿刻度，調(diào)節(jié)位移和掃描微調(diào)旋鈕使第六個波的前沿對準(zhǔn)水平滿刻度“100%”。

2.7 核查結(jié)果判定及處理

期間核查結(jié)果應(yīng)以檢定校準(zhǔn)方法的要求為判據(jù)，水平線性誤差不大于2%則符合要求，垂直線性誤差不大于6%，則符合要求。

核查結(jié)果符合要求時，設(shè)備可繼續(xù)使用;水平線性誤差或垂直線性誤差接近最大允許誤差時，應(yīng)該采取縮短核查周期等有效措施以規(guī)避風(fēng)險。若核查結(jié)果不滿足要求，應(yīng)停止使用并分析原因，追溯之前報告有效性可能受到的影響，并進(jìn)一步采取相應(yīng)措施驗證設(shè)備的技術(shù)性能。

3 按B類設(shè)備管理的超聲探傷儀的期間核查

對于按B類設(shè)備管理的超聲探傷儀，由于儀器一般沒有經(jīng)過校準(zhǔn)，只是在使用前按探傷檢測標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了檢查，所以按《測量設(shè)備期間核查的方法指南》（CNAS-GL042）的規(guī)定，其期間檢查需要進(jìn)行再檢查。對于無損檢測，不同行業(yè)采用不同的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)中給出的超聲探傷儀的性能要求、檢查項目和周期也不盡相同，所以其期間核查也應(yīng)隨之有所調(diào)整。

下面以《起重機(jī)械無損檢測 鋼焊縫超聲檢測》（JB/T 10559—2006）[9]為例說明其期間檢查的過程和方法

3.1 核查對象

超聲探傷儀。

3.2 核查標(biāo)準(zhǔn)

CSK-1B試塊要符合相應(yīng)的要求。

3.3 核查的環(huán)境條件要求

溫度：（20±3） ℃;相對濕度：30%～80%;靜壓：97～103 kPa，可修正。

3.4 核查點及項目

①水平線性誤差不大于1%，垂直線性誤差不大于5%;②衰減器技術(shù)要求衰減器總衰減量應(yīng)不小于80 dB;③衰減器衰減誤差：在超聲探傷儀規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)，衰減器每12 dB的誤差不超過±1 dB;④探傷靈敏度余量不小于10 dB;⑤探頭折射角不大于2°，前沿距離不大于25 mm;⑥直探頭遠(yuǎn)場分辨力不小于30 dB，斜探頭遠(yuǎn)場分辨力不小于6 dB[10]。

3.5 核查間隔

一般為3個月，或?qū)Τ曁絺麅x的計量性能有所懷疑時。

3.6 核查程序

3.6.1 水平線性誤差。水平線性誤差的核查按2.6.1進(jìn)行。

3.6.2 垂直線性誤差。垂直線性誤差的核查按2.6.2進(jìn)行。

3.6.3 直探頭分辨力的核查。如圖1所示位置，選定核查標(biāo)準(zhǔn)CSK-1B型試塊，將一個經(jīng)校準(zhǔn)合格的直探頭連接到被核查的超聲探傷儀，關(guān)閉超聲探傷儀的抑制，調(diào)節(jié)衰減器等其他功能至適當(dāng)值。將探頭通過耦合劑耦合在試塊上，在探頭上施加一定的壓力，保持穩(wěn)定的回波顯示。調(diào)整超聲探傷儀的增益旋鈕并左右移動探頭，使來自標(biāo)準(zhǔn)試塊的A、B兩個面的回波幅度相等并約為30%滿刻[h1]，A、B兩波峰間的波谷幅度為[h2]，調(diào)節(jié)增益旋鈕，使[h2]升到[h1]的幅度，此時所改變的增益量即為以dB值表示的超聲探傷儀的分辨力。

3.6.4 斜探頭分辨力的核查。選定核查標(biāo)準(zhǔn)CSK-1B型試塊，將一個經(jīng)校準(zhǔn)合格的斜探頭連接到被核查的超聲探傷儀，關(guān)閉超聲探傷儀的抑制，調(diào)節(jié)衰減器等其他功能至適當(dāng)值。將探頭通過耦合劑耦合在試塊上，在探頭上施加一定的壓力，保持穩(wěn)定的回波顯示。調(diào)節(jié)增益旋鈕、左右移動探頭，使來自標(biāo)準(zhǔn)試塊的[Φ]50 mm和[Φ]44 mm兩孔的回波A、B高度相等，并約為30%滿刻[h1]，A、B兩波峰間的波谷幅度為[h2]。具體如圖2所示，調(diào)節(jié)增益旋鈕，使[h2]升到[h1]的幅度，此時所改變的增益量即為以dB值表示的超聲探傷儀斜探頭的分辨力。

3.6.6 斜探頭入射點的核查。選定核查標(biāo)準(zhǔn)CSK-1B型試塊，將一個經(jīng)校準(zhǔn)合格的斜探頭連接到被核查的超聲探傷儀，關(guān)閉超聲探傷儀的抑制，調(diào)節(jié)衰減器等其他功能至適當(dāng)值。將探頭通過耦合劑耦合在試塊上，在探頭上施加一定的壓力，保持穩(wěn)定的回波顯示。如圖3所示的位置，左右移動探頭，并使探頭聲束軸線與試塊側(cè)面保持平行，找出[R100]曲面回波的幅度最大點，此時試塊上[R100]圓心標(biāo)記線所對應(yīng)的探頭位置即探頭的入射點。

3.6.7 斜探頭折射角的核查。選定核查標(biāo)準(zhǔn)CSK-1B型試塊，將一個經(jīng)校準(zhǔn)合格的斜探頭連接到被核查的超聲探傷儀，關(guān)閉超聲探傷儀的抑制，調(diào)節(jié)衰減器等其他功能至適當(dāng)值。根據(jù)斜探頭折射角的不同標(biāo)稱值，把探頭耦合在試塊的不同位置。當(dāng)折射角為34°～66°時，探頭放在圖4的位置，左右移動探頭，并使探頭聲束軸線與試塊側(cè)面保持平行，找出50 mm孔的回波幅度最大點，此時探頭入射點在試塊側(cè)面上所對應(yīng)的角度刻度值，即為斜探頭的折射角[β]。

當(dāng)探頭折射角標(biāo)稱值為60°～75°時，探頭放在圖5的位置，使用50 mm孔的回波進(jìn)行測定;當(dāng)探頭折射角標(biāo)稱值為74°～80°時，探頭放在圖6的位置，使用Φ1.5 mm孔的回波進(jìn)行測定。

3.6.8 斜探頭[K]值的核查。選定核查標(biāo)準(zhǔn)CSK-1B型試塊，將一個經(jīng)校準(zhǔn)合格的斜探頭連接到被核查的超聲探傷儀，關(guān)閉超聲探傷儀的抑制，調(diào)節(jié)衰減器等其他功能至適當(dāng)值。根據(jù)斜探頭[K]值的不同標(biāo)稱值，把探頭耦合在試塊的不同位置。當(dāng)[K]值為1.0～1.5時，探頭放在圖4的位置，左右移動探頭，并使探頭聲束軸線與試塊側(cè)面保持平行，找出50 mm孔的回波幅度最大點，探頭入射點在試塊側(cè)面所對應(yīng)的刻度值即為斜探頭的[K]值。當(dāng)[K]值為2.0～3.0時，探頭放在圖5的位置，使用Φ50 mm孔的回波進(jìn)行測定。

3.7 核查結(jié)果判定及處理

期間核查結(jié)果應(yīng)以檢測標(biāo)準(zhǔn)方法的要求為判據(jù)，若水平線性誤差不大于1%，垂直線性誤差不大于5%，探傷靈敏度余量不小于10 dB，探頭折射角不大于2°，前沿距離不大于25 mm，直探頭遠(yuǎn)場分辨力不小于30 dB，斜探頭遠(yuǎn)場分辨力不小于6 dB，則核查結(jié)果符合要求，否則不滿足要求[11-12]。

核查結(jié)果符合要求時，設(shè)備可繼續(xù)使用;水平線性誤差或垂直線性誤差接近最大允許誤差時，應(yīng)該采取縮短核查周期等有效措施以規(guī)避風(fēng)險;若核查結(jié)果不滿足要求，應(yīng)停止使用并分析原因，追溯之前報告有效性可能受到的影響，并進(jìn)一步采取相應(yīng)措施驗證設(shè)備的技術(shù)性能。

4 結(jié)論

期間核查的方法和核查間隔的選擇，原則上基于風(fēng)險管理和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合考慮。超聲探傷系統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、不同行業(yè)的無損檢測標(biāo)準(zhǔn)、CNAS等管理標(biāo)準(zhǔn)都對無損檢測核查參數(shù)及間隔作了要求和說明，但各類標(biāo)準(zhǔn)要求不盡相同。為了保證該設(shè)備達(dá)到足夠的精度要求，保證所用儀器處于合格狀態(tài)，建議脈沖反射式超聲波探傷儀每1年進(jìn)行一次檢定（或內(nèi)部校準(zhǔn)），保證設(shè)備的技術(shù)特性準(zhǔn)確，標(biāo)準(zhǔn)試塊應(yīng)具有有效的合格證書。機(jī)構(gòu)應(yīng)按照使用的無損檢測標(biāo)準(zhǔn)，每3個月使用試塊、選取標(biāo)準(zhǔn)中全部參數(shù)，對超聲波探傷儀、探頭、組合設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行期間核查。

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