AWS D1.1標(biāo)準(zhǔn)中焊縫相控陣超聲檢測(cè)要求的解讀

金 磊，黃 軍，王國(guó)村，張 健 ，丁 兵

(1.上海冠域檢測(cè)科技有限公司，上海 201802；2.漢正檢測(cè)技術(shù)有限公司，德陽(yáng) 618300；3.煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司，煙臺(tái) 264000；4.中興海陸工程有限公司，大連 116000；5.上海船舶工藝研究所，上海 200032)

美國(guó)焊接學(xué)會(huì)(American Welding Society，AWS)成立于1919年，是一個(gè)非營(yíng)利性組織,致力于推動(dòng)焊接技術(shù)發(fā)展及行業(yè)進(jìn)步。該學(xué)會(huì)工作涉及的領(lǐng)域廣泛，包括釬焊、焊接和熱噴涂等，涉及機(jī)械、造船、石油管道、壓力容器、軌道交通、軍用武器乃至家居日用品等的制造。AWS還主導(dǎo)制定了很多法規(guī)、規(guī)范、推薦指南，出版了300多本焊接行業(yè)的技術(shù)書(shū)籍。

早在1928年，美國(guó)焊接協(xié)會(huì)就編制出版了 《建筑結(jié)構(gòu)熔焊和氣割規(guī)范》。1936年，出版了 《公路和鐵路橋梁焊接規(guī)范》。1972年，《建筑結(jié)構(gòu)熔焊和氣割規(guī)范》與 《公路和鐵路橋梁焊接規(guī)范》合并，被命名為AWS D1.1 《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》。

1 AWS D1.1中相控陣檢測(cè)的相關(guān)內(nèi)容

20世紀(jì)80年代，相控陣技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)，21世紀(jì)初隨著數(shù)字電子和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，相控陣技術(shù)的發(fā)展尤為迅速。

2008年，AWS出版的AWS D1.1第21版在第6章G部分 《其他檢測(cè)方法》中首次提出了高級(jí)超聲系統(tǒng)，將其作為常規(guī)檢測(cè)的替代。高級(jí)超聲系統(tǒng)包括但不局限于多探頭、多通道系統(tǒng)、自動(dòng)檢測(cè)、衍射時(shí)差技術(shù)和相控陣技術(shù)等。規(guī)范中提出了規(guī)程編制中所需的重要變量要求、規(guī)程鑒定要求和人員要求，但是只提供了一個(gè)框架，未具體規(guī)定相控陣檢測(cè)如何實(shí)施，也未明確檢測(cè)重要變量的要求。

AWS D1.1在 2010年和2015年進(jìn)行了兩次升版，仍未對(duì)相控陣檢測(cè)提出更多的具體要求。

2020年，AWS出版了AWS D1.1第24版。該版標(biāo)準(zhǔn)在正文焊縫超聲檢測(cè)部分正式提出相控陣檢測(cè)可作為常規(guī)超聲檢測(cè)的一種替代，在規(guī)范性附錄H中給出了相控陣檢測(cè)的具體要求，在其條文說(shuō)明中也提到相控陣檢測(cè)可以替代射線檢測(cè)。筆者將對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)2020版中相控陣焊縫檢測(cè)的各項(xiàng)具體要求進(jìn)行解讀。

2 焊縫相控陣檢測(cè)要求的解讀

2.1 適用范圍

AWS D1.1標(biāo)準(zhǔn)適用于板厚不小于3 mm，屈服強(qiáng)度不大于690 MPa的碳鋼或低合金鋼的制造及安裝過(guò)程的檢測(cè)。對(duì)相控陣檢測(cè)而言，AWS D1.1允許的檢測(cè)厚度為5200 mm。相控陣檢測(cè)除需符合AWS D1.1規(guī)范性附錄H的要求外，還需符合AWS D1.1正文超聲檢測(cè)部分相應(yīng)的強(qiáng)制性要求。其附錄H中介紹了使用相控陣檢測(cè)時(shí)應(yīng)適用的強(qiáng)制性要求，并提出替代的技術(shù)需要提供書(shū)面規(guī)程以及相控陣檢測(cè)特有的校準(zhǔn)方法，同時(shí)要求高級(jí)人員應(yīng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和資格鑒定。

2.2 人員要求

檢測(cè)人員的要求是每個(gè)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基本要求。AWS D1.1要求實(shí)施相控陣檢測(cè)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析的二級(jí)和三級(jí)人員應(yīng)根據(jù)美國(guó)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定和認(rèn)證的要求進(jìn)行認(rèn)可?；贏WS D1.1的檢測(cè)要求，人員實(shí)踐考試至少應(yīng)包括2個(gè)有缺陷的試樣。這些試樣應(yīng)代表要檢測(cè)的接頭類(lèi)型，每個(gè)試樣至少包含2個(gè)缺陷。此外，相控陣檢測(cè)人員應(yīng)至少有320 h相控陣檢測(cè)實(shí)踐工作時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)記錄。不符合上述要求的個(gè)人，可以在經(jīng)鑒定合格的相控陣檢測(cè)人員的直接監(jiān)督下，協(xié)助采集相控陣檢測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3 設(shè)備要求

2.3.1 儀器要求

應(yīng)使用符合AWS D1.1要求的超聲脈沖回波相控陣檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)。

相控陣檢測(cè)超聲儀器應(yīng)至少配備16個(gè)脈沖發(fā)生器和16個(gè)通道。如果要使用電子掃描，儀器的脈沖發(fā)生器數(shù)最低要求為16個(gè)，最低通道數(shù)為64個(gè)。儀器應(yīng)配備足夠的顯示選項(xiàng)，包括A掃描、B掃描、C掃描和S掃描視圖，以及能提供整個(gè)掃查長(zhǎng)度和所有波束完整數(shù)據(jù)分析的編碼掃查。

2.3.2 探頭要求

相控陣檢測(cè)探頭類(lèi)型應(yīng)是線性陣列探頭，至少有16個(gè)晶片，頻率范圍至少在1 MHz6 MHz之間。相控陣檢測(cè)用斜探頭應(yīng)由換能器和楔塊組成，以產(chǎn)生所需的折射角。角度楔塊應(yīng)具有足夠的入射角，可在材料中產(chǎn)生40°70°之間的橫波，楔塊應(yīng)在制造商指定的角度范圍內(nèi)使用。

2.3.3 試塊要求

用于建立標(biāo)準(zhǔn)靈敏度水平(SSL)的標(biāo)準(zhǔn)反射體是IIW試塊上直徑為1.5 mm的橫孔。調(diào)試使用的標(biāo)準(zhǔn)試塊溫度與被測(cè)工件溫度差在±14 ℃以內(nèi)。

除標(biāo)準(zhǔn)試塊外，還應(yīng)使用一個(gè)補(bǔ)充參考試塊。對(duì)所有設(shè)置的角度，在掃查計(jì)劃指定的范圍內(nèi)，該參考試塊應(yīng)至少有3個(gè)點(diǎn)來(lái)建立時(shí)間增益修正曲線(TCG)。該試塊應(yīng)由碳鋼制成，并具有足夠的厚度和長(zhǎng)度，以便設(shè)置校準(zhǔn)反射體。每個(gè)參考試塊應(yīng)在一定深度范圍內(nèi)至少有3個(gè)橫孔，以覆蓋待測(cè)材料的整個(gè)范圍。每個(gè)孔應(yīng)由根據(jù)掃查計(jì)劃配置的相控陣檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)，靈敏度應(yīng)視需要進(jìn)行調(diào)整，以提供不小于標(biāo)準(zhǔn)靈敏度水平的靈敏度。該試塊的結(jié)構(gòu)示例見(jiàn)圖1(圖中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值單位為mm,括號(hào)外的數(shù)值單位為in.,1 in.=25.4 mm)，但任何符合要求的試塊都可以使用，包括定制的人工對(duì)比試塊。

當(dāng)材料厚度超過(guò)50 mm或工程師要求時(shí)，以及在相控陣檢測(cè)人員的選擇下，應(yīng)在模擬試塊或產(chǎn)品工件上驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)反射體1.5 mm橫孔的可探性。當(dāng)使用焊縫模擬試塊和產(chǎn)品焊縫部分時(shí)，反射體應(yīng)位于聲束難以到達(dá)的位置，從而確保檢測(cè)到所有關(guān)注區(qū)域的不連續(xù)。模擬反射體應(yīng)放置在距離熔合面邊緣至少1.5 mm處。標(biāo)準(zhǔn)靈敏度反射體在模擬試塊或產(chǎn)品部件中的位置示例如圖2所示。

當(dāng)使用此驗(yàn)證塊檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度反射體時(shí)，其波幅應(yīng)高于忽略水平DRL(SSL-6 dB)。如果以DRL為基準(zhǔn)實(shí)施檢測(cè)，無(wú)法檢測(cè)到標(biāo)準(zhǔn)反射體時(shí)，則應(yīng)調(diào)整掃查計(jì)劃，直到獲得足夠的可探性為止。

2.3.4 其他配件要求

編碼器通常采用數(shù)字編碼器，并能進(jìn)行沿線掃查。應(yīng)使用半自動(dòng)或自動(dòng)掃查架進(jìn)行編碼掃查。

圖1 補(bǔ)充參考試塊結(jié)構(gòu)示例

圖2 標(biāo)準(zhǔn)反射體在焊縫模擬試塊中的位置示例

在探頭和檢測(cè)材料之間應(yīng)使用耦合材料，以保證透聲性。在進(jìn)行校準(zhǔn)和檢測(cè)時(shí)，可以使用任何商用耦合劑、水或油等，但是校準(zhǔn)和檢測(cè)時(shí)必須使用相同的耦合劑。

2.3.5 設(shè)備鑒定要求

設(shè)備鑒定要求包含了系統(tǒng)線性驗(yàn)證、內(nèi)反射、分辨率要求和探頭晶片核查等4方面內(nèi)容。

系統(tǒng)線性驗(yàn)證包括了時(shí)基線性(水平線性)、屏高線性和波幅控制線性的驗(yàn)證。在標(biāo)準(zhǔn)中給出了詳細(xì)的驗(yàn)證過(guò)程和驗(yàn)收要求。以最多不超過(guò)12個(gè)月的時(shí)間間隔進(jìn)行系統(tǒng)線性驗(yàn)證并記錄在表格中。驗(yàn)證應(yīng)由相控陣檢測(cè)二級(jí)或三級(jí)人員執(zhí)行，或送交設(shè)備制造商進(jìn)行。

每個(gè)探頭的最大內(nèi)反射應(yīng)由相控陣檢測(cè)人員在儀器與探頭初始組合、儀器使用最大時(shí)間間隔40 h內(nèi)驗(yàn)證，按照AWS D1.1中第8.28.3條要求進(jìn)行核查并記錄。

探頭和儀器組合的分辨率檢測(cè)應(yīng)根據(jù)AWS D1.1中第8.22.3條的要求，使用RC分辨率試塊上的三個(gè)橫孔進(jìn)行核查并記錄。

在初始校準(zhǔn)、使用之前以及每周，相控陣檢測(cè)人員應(yīng)對(duì)每個(gè)探頭進(jìn)行一次晶片核查，以確定是否存在失效(不活動(dòng))晶片或有缺陷的晶片。晶片核查應(yīng)使用儀器自動(dòng)驗(yàn)證功能或手動(dòng)掃描每個(gè)晶片，將探頭放在IIW試塊或任何參考試塊的一側(cè)，觀察后壁信號(hào)。在給定的孔徑內(nèi)不應(yīng)超過(guò)10%的晶片失效以及不應(yīng)有相鄰晶片的失效。這一核查也應(yīng)在每8 h的使用期間進(jìn)行。此外，探頭內(nèi)每個(gè)晶片都應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，以核查整個(gè)孔徑是否有可比的波幅響應(yīng)。整個(gè)孔徑內(nèi)每個(gè)晶片的波幅應(yīng)在平均響應(yīng)±6 dB以內(nèi)，否則該晶片失效。

2.4 掃查計(jì)劃

掃查計(jì)劃設(shè)置是指為要檢測(cè)的焊縫制定掃查計(jì)劃，是相控陣檢測(cè)中最重要的步驟。掃查計(jì)劃應(yīng)提供實(shí)現(xiàn)檢測(cè)覆蓋所需的特定特征，包括那些在通用規(guī)程中未涉及的受被檢材料和結(jié)構(gòu)幾何形狀變化影響的變量。掃查計(jì)劃內(nèi)容應(yīng)考慮以下重要變量：聚焦法則使用的晶片數(shù)量；扇掃描的角度范圍；制造商文件記錄的允許的楔塊角度范圍；被檢焊縫布局，包括厚度尺寸和母材產(chǎn)品形式(管，板等)；沿步進(jìn)軸的表面彎曲(如管件的縱縫)；進(jìn)行檢測(cè)的表面(如上表面，底面)；技術(shù)(縱波、橫波、接觸法)；探頭類(lèi)型、頻率、晶片尺寸和形狀；相控陣檢測(cè)儀器類(lèi)型、制造商和型號(hào)包括采集軟件;手動(dòng)/自動(dòng)/半自動(dòng)掃查;區(qū)分幾何形狀和焊縫缺陷指示的方法;掃查重疊區(qū)域的減少;如果不是機(jī)載設(shè)備算法，應(yīng)明確產(chǎn)生聚焦/延遲法則的方法，包括指定的軟件版本;采集或分析軟件;探頭制造商和型號(hào);任何掃查速度的增加;使用未在AWS D1.1第8.25.4條中列出的耦合劑;計(jì)算機(jī)增強(qiáng)數(shù)據(jù)分析。

當(dāng)材料厚度超過(guò)50 mm或工程師要求時(shí)，應(yīng)使用一個(gè)模擬試塊來(lái)演示相控陣檢測(cè)的有效靈敏度和焊縫體積覆蓋。

應(yīng)通過(guò)繪圖或計(jì)算機(jī)軟件來(lái)模擬演示掃查計(jì)劃，對(duì)于坡口焊縫的幾何形狀和關(guān)注區(qū)域，掃查計(jì)劃應(yīng)包含檢測(cè)中所用的適當(dāng)折射角。演示掃查計(jì)劃時(shí)，需記錄規(guī)范要求的檢測(cè)體積覆蓋范圍。應(yīng)通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)驗(yàn)證性能掃查計(jì)劃(如波束入射點(diǎn)和波束角度驗(yàn)證)。

在制定掃查計(jì)劃時(shí)，應(yīng)確定2.4節(jié)中所述的重要變量，并與初始校準(zhǔn)一起記錄。初始校準(zhǔn)應(yīng)由相控陣檢測(cè)二級(jí)或三級(jí)人員進(jìn)行操作，以確認(rèn)在整個(gè)設(shè)置的檢測(cè)范圍內(nèi)有足夠的聲波覆蓋。

聚焦法則的設(shè)置應(yīng)提供必要的焊縫體積覆蓋要求。扇掃描應(yīng)用作為主要掃描方式，以優(yōu)化覆蓋范圍，掃描角度步進(jìn)配置應(yīng)不大于1°。電子掃描可用于扇掃描的補(bǔ)充，但不得作為唯一的檢測(cè)技術(shù)。

應(yīng)配置足夠數(shù)量的聲束入射點(diǎn)位置以完成全覆蓋的要求。這些可能是多個(gè)自然入射點(diǎn)位置，或者多個(gè)電子入射點(diǎn)位置(分組)，或者兩者的組合。掃描應(yīng)包含足夠的重疊，以保證全覆蓋。

在檢測(cè)8 mm及以下厚度的材料時(shí)，應(yīng)使用真實(shí)深度聚焦方式，聚焦深度應(yīng)是聲波進(jìn)入焊縫體積的深度。在檢測(cè)厚度大于8 mm的材料時(shí)，只要所有TCG校準(zhǔn)用反射體顯示的信噪比不小于4…1，就可以進(jìn)行聚焦。

電子掃描可用于扇掃描的補(bǔ)充。當(dāng)使用電子掃描時(shí)，應(yīng)在掃查計(jì)劃中規(guī)定設(shè)置，每個(gè)虛擬孔徑之間應(yīng)至少有50%的重疊。

可以通過(guò)分組功能，組合多個(gè)扇掃描或組合扇掃描與電子掃描，來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接接頭的全覆蓋。當(dāng)組合時(shí)，每次掃描之間應(yīng)確保有最小10%的覆蓋重疊。

確定和批準(zhǔn)掃查計(jì)劃后，對(duì)2.4節(jié)中的重要變量的任何更改，需要重新制定掃查計(jì)劃、重新校準(zhǔn)，并在適用的情況下通過(guò)模擬驗(yàn)證試塊重新演示。

檢測(cè)焊縫時(shí)，超聲波通過(guò)的母材應(yīng)使用符合要求的直探頭來(lái)檢測(cè)分層反射體。如果母材金屬的任何區(qū)域顯示背面回波反射的完全損失或有一個(gè)大于等于原始背面回波反射的指示，應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。

掃查計(jì)劃應(yīng)利用規(guī)定的陣列配置，在焊縫兩側(cè)演示超聲對(duì)檢測(cè)區(qū)域的全覆蓋。熱影響區(qū)扇掃描波束角度應(yīng)在40°60°間。扇掃描應(yīng)覆蓋全焊縫體積，對(duì)于焊縫熔合面，波束應(yīng)垂直于熔合面±10°。當(dāng)可行時(shí)，在垂直焊縫熔合面±5°范圍內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充電子掃描。應(yīng)使用符合要求的相控陣檢測(cè)探頭對(duì)焊縫和熱影響區(qū)進(jìn)行檢測(cè)。

當(dāng)可接近時(shí)，所有對(duì)接接頭焊縫的相控陣檢測(cè)都應(yīng)從母材同一表面焊縫軸線兩側(cè)進(jìn)行。角接和T型焊縫應(yīng)主要從焊縫軸線的一側(cè)進(jìn)行檢測(cè)。所有焊縫應(yīng)使用適用的沿線掃查或其他掃查模式進(jìn)行檢測(cè)，以檢測(cè)縱向和橫向的缺欠。

在編碼采集相控陣檢測(cè)中，如果邊緣和端角不可接近或受到其他限制，這些區(qū)域可以通過(guò)探頭向邊緣的相反方向移動(dòng)來(lái)進(jìn)行掃查，或者通過(guò)使用手動(dòng)掃查模式進(jìn)行非編碼相控陣檢測(cè)。使用非編碼相控陣檢測(cè)應(yīng)在檢測(cè)報(bào)告中注明。

當(dāng)使用角度聲束技術(shù)不能從焊縫軸線的兩側(cè)檢測(cè)對(duì)接接頭坡口焊縫時(shí)，應(yīng)在可能的情況下從其他面進(jìn)行掃查，以確保焊縫和熱影響區(qū)的完全覆蓋。這些情況應(yīng)使用修改后的掃查計(jì)劃加以解決，并在檢測(cè)報(bào)告中注明。

對(duì)于接頭布置中包含襯墊并保留的，掃查計(jì)劃應(yīng)考慮襯墊的影響。

打磨平齊的焊縫應(yīng)使用平行掃查進(jìn)行橫向缺欠的檢測(cè)。非平行掃查可用于有余高的焊縫。檢測(cè)橫向缺欠時(shí)不需要編碼采集。

掃查計(jì)劃參數(shù)應(yīng)配置在相控陣檢測(cè)系統(tǒng)上，并以允許后續(xù)檢測(cè)可重復(fù)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.5 檢測(cè)校準(zhǔn)

當(dāng)更換探頭、電池、電源、同軸電纜以及儀器發(fā)生故障時(shí)，掃查計(jì)劃中的相控陣檢測(cè)配置應(yīng)按如下所述進(jìn)行驗(yàn)證。

縱波校準(zhǔn)包括兩部分，即檢測(cè)范圍和靈敏度。探頭的檢測(cè)范圍調(diào)整時(shí)，需使用設(shè)置的0°電子掃描(或使用傳統(tǒng)的縱波直探頭)，使其在顯示器上產(chǎn)生至少等效兩倍板厚的厚度范圍。靈敏度應(yīng)在沒(méi)有缺欠的位置進(jìn)行調(diào)整，將一次反射回波調(diào)至全屏的80%±5%。考慮到表面粗糙度，可以進(jìn)行輕微的靈敏度調(diào)整。

橫波校準(zhǔn)包括波束角度驗(yàn)證、水平掃描范圍設(shè)置、時(shí)間增益校正(TCG) 、各個(gè)靈敏度水平的設(shè)置和編碼器校準(zhǔn)等。

相控陣檢測(cè)人員應(yīng)驗(yàn)證扇掃描配置的最小和最大角度，角度偏差應(yīng)在±2°范圍內(nèi)?；蝌?yàn)證電子掃描配置的第一個(gè)和最后一個(gè)虛擬孔徑的角度，偏差應(yīng)在±2°范圍內(nèi)。

對(duì)所有設(shè)置的角度，使用IIW試塊或其他替代試塊，將水平掃描調(diào)整為實(shí)際材料的聲程距離。屏幕范圍應(yīng)設(shè)置為在A掃和S掃顯示中可見(jiàn)整個(gè)被檢測(cè)的關(guān)注區(qū)域。

通過(guò)使用規(guī)定的補(bǔ)充參考試塊，在所有設(shè)置的角度中建立時(shí)間增益校正，在整個(gè)被檢材料范圍內(nèi)至少有3個(gè)點(diǎn)。對(duì)所有校準(zhǔn)點(diǎn)而言， TCG應(yīng)平衡校準(zhǔn)點(diǎn)的波幅，波幅波動(dòng)在±5%內(nèi)。

AWS D1.1標(biāo)準(zhǔn)中有3個(gè)靈敏度水平，分別是標(biāo)準(zhǔn)靈敏度水平(SSL)、自動(dòng)拒收水平(ARL)和忽略水平(DRL)。標(biāo)準(zhǔn)靈敏度水平應(yīng)使用IIW試塊中的φ1.5 mm橫孔來(lái)建立，波幅為(50±5)%滿屏高度。在動(dòng)態(tài)沿線掃查中，考慮數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的聲能損失，應(yīng)增加4 dB作為主參考靈敏度水平。ARL應(yīng)定義為SSL+5dB，等于89%滿屏高度。DRL定義為SSL-6 dB，等于25%滿屏高度。靈敏度水平示意如圖3所示。靈敏度水平對(duì)于手動(dòng)補(bǔ)充掃查，不需要額外的靈敏度補(bǔ)償。

圖3 靈敏度水平示意

編碼器應(yīng)由相控陣檢測(cè)人員通過(guò)日常過(guò)程核查來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，校準(zhǔn)距離至少為掃查總長(zhǎng)度的一半，誤差在測(cè)量長(zhǎng)度的1%以內(nèi)，編碼器分辨率的設(shè)置應(yīng)使數(shù)據(jù)采集步進(jìn)為1 mm或更小。

2.6 檢測(cè)規(guī)程

應(yīng)在掃描之前建立坐標(biāo)系標(biāo)識(shí)，以便確定掃查范圍和進(jìn)行定位缺欠。

整個(gè)聲束經(jīng)過(guò)的母材區(qū)域必須使用相控陣檢測(cè)電子掃描或傳統(tǒng)的超聲0°縱波探頭進(jìn)行檢測(cè)。 如果存在層狀反射體，部分焊縫無(wú)法按照掃查計(jì)劃的要求進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)使用一個(gè)或多個(gè)替代規(guī)程進(jìn)行檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)體積的全覆蓋。這些替代規(guī)程包括焊縫表面打磨平齊、從其他表面進(jìn)行檢測(cè)、附加的掃描類(lèi)型(電子掃描)或增加入射點(diǎn)。這些替代規(guī)程應(yīng)在掃查計(jì)劃中說(shuō)明，并在檢測(cè)報(bào)告中注明。 任何被評(píng)估為母材中層狀反射體的指示，如干擾檢測(cè)體積的掃查，則要求修改波束角度，以便實(shí)現(xiàn)最大的可檢測(cè)體積，并在檢測(cè)記錄中注明修改的情況。如果母材金屬的任何區(qū)域顯示背面回波反射的完全損失或存在大于等于原始背面反射高度的指示，則應(yīng)確定這些干擾正常焊縫掃查的指示的位置及其大小，在超聲報(bào)告上列出，并使用替代的焊縫掃查規(guī)程。

橫波波束的掃查應(yīng)采用沿線掃查方式，沿著每個(gè)焊縫的軸向長(zhǎng)度進(jìn)行，自動(dòng)記錄超聲波數(shù)據(jù)。應(yīng)按照批準(zhǔn)的掃查計(jì)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。如果在評(píng)估期間使用軟增益或調(diào)色板更改來(lái)協(xié)助檢測(cè)，數(shù)據(jù)采集可在主參考靈敏度水平下進(jìn)行。如果采集在標(biāo)準(zhǔn)靈敏度水平進(jìn)行，當(dāng)評(píng)估焊縫數(shù)據(jù)時(shí)，軟增益應(yīng)增加6 dB或?qū)⒉噬{(diào)色板調(diào)整到端部50%屏幕高度。如果無(wú)法使用調(diào)色板調(diào)整或軟增益增加，則數(shù)據(jù)采集應(yīng)在主參考靈敏度水平上增加6 dB的附加增益。對(duì)于手動(dòng)補(bǔ)充檢測(cè)，例如橫向缺欠檢測(cè)，掃查應(yīng)至少超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度水平6 dB。除橫向指示掃查外，應(yīng)使用編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集時(shí)，應(yīng)使用機(jī)械夾具或裝置進(jìn)行編碼沿線掃查，限制探頭沿步進(jìn)軸的移動(dòng)。

對(duì)于給定的設(shè)置，儀器確定了采集速度，掃查不得超過(guò)此速度。如果注意到有數(shù)據(jù)丟失，則不得有超過(guò)記錄數(shù)據(jù)的1%數(shù)據(jù)丟失，并且不得連續(xù)丟失兩個(gè)數(shù)據(jù)。相控陣檢測(cè)人員應(yīng)確保超聲檢測(cè)數(shù)據(jù)以未處理的形式記錄。完整的、帶有接收器帶通的、無(wú)閘門(mén)和濾波的A掃描數(shù)據(jù)應(yīng)包括在數(shù)據(jù)記錄中。

對(duì)于ASTM A514、A517和A709級(jí)HPS 100W(HPS690W)等高強(qiáng)度鋼，相控陣檢測(cè)應(yīng)在焊接完成后至少間隔48 h方可進(jìn)行。

2.7 評(píng)估

進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，應(yīng)考慮上文中指出的掃查增益。對(duì)指示接收/拒收處置的評(píng)估應(yīng)根據(jù)SSL水平進(jìn)行。

指示長(zhǎng)度的測(cè)量應(yīng)使用6 dB法。對(duì)于無(wú)法獲得真正峰值波幅測(cè)量的飽和指示，當(dāng)適用時(shí)，應(yīng)對(duì)接近拒收長(zhǎng)度的，或相鄰排列，或焊縫交界處的B類(lèi)和C類(lèi)指示，在較低增益水平上進(jìn)行額外掃查，這些指示的長(zhǎng)度可以從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件中確定。

根據(jù)表1，不連續(xù)應(yīng)根據(jù)其最大波幅進(jìn)行分類(lèi)。如果焊縫中沒(méi)有平面指示，也沒(méi)有任何超過(guò)表2中根據(jù)施加載荷類(lèi)型所確定的幅度或長(zhǎng)度的指示，則該焊縫應(yīng)是可接收的。

表1 不連續(xù)分類(lèi)描述

表2 相控陣檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) mm

必要時(shí)，應(yīng)使用手動(dòng)補(bǔ)充相控陣檢測(cè)和/或其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)驗(yàn)證在采集數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的可疑指示。

表征為裂紋的指示應(yīng)被視為不可接收，不論其長(zhǎng)度或波幅。

B級(jí)和C級(jí)指示之間應(yīng)至少分開(kāi)2L(L為較長(zhǎng)指示的長(zhǎng)度)。當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上指示分開(kāi)距離不是至少2L，但指示的組合長(zhǎng)度及其分開(kāi)的距離不大于B級(jí)或C級(jí)規(guī)定的最大允許長(zhǎng)度時(shí)，該缺欠應(yīng)被視為一個(gè)可接收的指示。對(duì)于受拉應(yīng)力的焊縫，B類(lèi)和C類(lèi)指示始端位置距離焊縫端部不得小于2L(L為指示長(zhǎng)度)。對(duì)于C類(lèi)指示，不連續(xù)的深度應(yīng)由產(chǎn)生最大信號(hào)波幅角度的所在位置決定。

對(duì)于每個(gè)拒收的不連續(xù)，應(yīng)在焊縫的不連續(xù)上直接用一個(gè)標(biāo)記以指示其整個(gè)長(zhǎng)度。距離表面的深度和指示等級(jí)應(yīng)在附近的母材上注明。

相控陣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的拒收焊縫應(yīng)按照AWS D1.1中7.25條要求進(jìn)行返修。返修區(qū)域應(yīng)使用與原檢測(cè)使用的相同掃查計(jì)劃和技術(shù)進(jìn)行重新檢測(cè)，除非掃查計(jì)劃不能提供返修區(qū)域的覆蓋范圍。在這種情況下，應(yīng)為返修區(qū)域制定新的掃查計(jì)劃。返修后，重新檢測(cè)的最小長(zhǎng)度應(yīng)是返修區(qū)域的長(zhǎng)度加上每一端50 mm。

2.8 數(shù)據(jù)分析

掃查完畢后，首先要進(jìn)行覆蓋的確認(rèn)。應(yīng)評(píng)估記錄的數(shù)據(jù)，以確保在所需檢測(cè)的100%長(zhǎng)度上，全面執(zhí)行了掃查計(jì)劃。評(píng)估數(shù)據(jù)的要求如下所述：應(yīng)使用閘門(mén)和可用指針?lè)治鰭卟橛?jì)劃所規(guī)定的整個(gè)檢測(cè)體積，以確定所有指示的來(lái)源、位置和性質(zhì)。另外，手動(dòng)作圖可用于儀器分析的補(bǔ)充，例如，焊縫錯(cuò)邊或不一致的幾何形狀。應(yīng)研究焊縫根部和焊縫蓋帽的幾何形狀引起的響應(yīng)，并應(yīng)在報(bào)告表格上注明這一分類(lèi)的依據(jù)。應(yīng)記錄任何指示的正當(dāng)評(píng)估，以支持由此產(chǎn)生的處置。記錄的范圍應(yīng)足以供審核人員和隨后的檢測(cè)人員重復(fù)檢測(cè)結(jié)果，并應(yīng)單獨(dú)作為書(shū)面記錄。

拒收指示的報(bào)告應(yīng)包括峰值波幅、指示額定值、指示長(zhǎng)度、表面以下深度和相對(duì)位置，為返修提供足夠的信息。指針的放置、測(cè)量特征、注釋和意見(jiàn)應(yīng)清楚地支持需要進(jìn)行的處置。

2.9 數(shù)據(jù)管理

應(yīng)有一套數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)提供與工作要求和規(guī)模相一致的數(shù)據(jù)管理方案。文件的命名應(yīng)使用系統(tǒng)性文件命名方案，以控制校準(zhǔn)和設(shè)置文件、相控陣檢測(cè)數(shù)據(jù)文件和生成的數(shù)字化數(shù)據(jù)報(bào)表的數(shù)據(jù)管理。所有在檢測(cè)中收集的相控陣檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)以原始未處理的A掃描格式保存。對(duì)相控陣檢測(cè)數(shù)據(jù)的任何審核和評(píng)估均不得改變或影響原始A掃描數(shù)據(jù)。

2.10 文件和報(bào)告

檢測(cè)報(bào)告應(yīng)符合AWS D1.1中8.26條的要求。如果檢測(cè)儀器的輸出報(bào)告中包括規(guī)范要求的所有必要信息，則可使用儀器的報(bào)告功能。報(bào)告也可以是書(shū)面手工超聲的常規(guī)格式或由外部計(jì)算機(jī)生成。如果相控陣檢測(cè)用于替代射線檢測(cè)，則書(shū)面報(bào)告應(yīng)至少包括編碼C掃描所檢測(cè)整個(gè)長(zhǎng)度的涵蓋，以及所有需報(bào)告的指示的A掃描、B掃描、C掃描和S掃描視圖。替代射線檢測(cè)的相控陣檢測(cè)所有原始數(shù)據(jù)應(yīng)與射線膠片所需的保留時(shí)間相同。對(duì)返修焊縫的相控陣檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)列在原始表格(如有)或附加的報(bào)告表格中，并應(yīng)注明適當(dāng)?shù)姆敌尢?hào)。檢測(cè)期間使用的掃查計(jì)劃應(yīng)隨報(bào)告表一起。

3 結(jié)語(yǔ)

AWS D1.1對(duì)焊縫相控陣檢測(cè)提出了具體的可執(zhí)行要求，操作性較強(qiáng)，便于檢測(cè)的實(shí)施，對(duì)相控陣檢測(cè)人員編制規(guī)程和現(xiàn)場(chǎng)操作具有指導(dǎo)意義。