(廣州市特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院， 廣州 510663)

筆者在文獻(xiàn)[1]中論述了焊縫超聲檢測(cè)靈敏度與檢出缺陷的數(shù)字定量計(jì)算公式、計(jì)算結(jié)果以及計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用，并提出了不同尺寸對(duì)比試塊的等效代用方法。根據(jù)文獻(xiàn)[1]的內(nèi)容，對(duì)NB/T 47013.3-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第3部分 超聲檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)中焊接接頭超聲檢測(cè)的幾點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了探討，并與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11345-2013《焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定》和GB/T 29712-2013《焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 驗(yàn)收等級(jí)》作對(duì)照分析，從而探討了標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的科學(xué)合理性，為今后標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供參考。其中：GB/T 11345-2013修改并采用了ISO 17640：2010Non-destructiveTestingofWelds-UltrasonicTestingTechniques,TestingLevels,andAssessment標(biāo)準(zhǔn)；GB/T 29712-2013修改并采用了ISO 11666：2010Non-destructiveTestingofWelds-UltrasonicTesting-AcceptanceLevels標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1 檢測(cè)評(píng)定線、定量線、判廢線靈敏度的高低及其合理性

以檢測(cè)板厚為20 mm的I型焊縫為例，根據(jù)文獻(xiàn)[1]的數(shù)據(jù)，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)、GB/T 11345-2013標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 29712-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)靈敏度與檢出的缺陷直徑當(dāng)量如表1，2所示(表2中t為板厚；L為缺陷顯示長(zhǎng)度；H0為參考等級(jí))。

表1 NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)靈敏度與檢出缺陷直徑當(dāng)量 mm

表2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的兩個(gè)等級(jí)焊縫的檢測(cè)靈敏度與檢出缺陷直徑當(dāng)量 mm

檢測(cè)技術(shù)1規(guī)定以直徑為φ3 mm的橫孔作為基準(zhǔn)反射體制作DAC(距離-波幅)曲線， 并以此作為參考等級(jí)；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的參考等級(jí)相當(dāng)于NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)靈敏度，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定等級(jí)、記錄等級(jí)、驗(yàn)收等級(jí)分別相當(dāng)于NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定線、定量線和判廢線靈敏度。

1.1 評(píng)定線靈敏度

檢測(cè)板厚為20 mm的焊縫，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定檢測(cè)橫向缺陷評(píng)定線靈敏度為φ2 mm×40 mm-24 dB (對(duì)比試塊橫孔直徑為φ2 mm，橫孔長(zhǎng)度為40 mm，下同)，所檢出的缺陷直徑當(dāng)量是0.008 mm；檢測(cè)縱向缺陷評(píng)定線靈敏度為φ2 mm×40 mm-18 dB，所檢出的缺陷直徑當(dāng)量是0.032 mm。前者檢出的缺陷尺寸是后者的四分之一，即前者的評(píng)定線靈敏度比后者的高，前者的評(píng)定線靈敏度為后者的4倍。

檢測(cè)板厚為20 mm的焊縫，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定檢測(cè)縱向缺陷評(píng)定線靈敏度為φ2 mm×40 mm-18 dB，所檢出的缺陷直徑當(dāng)量是0.032 mm；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2級(jí)焊縫評(píng)定等級(jí)為φ3 mm×40 mm-14 dB，所檢出的缺陷直徑當(dāng)量是0.119 mm。前者檢出的缺陷尺寸約是后者的四分之一，即前者的評(píng)定線靈敏度比后者的高，約為后者的4倍。

由此可見(jiàn)，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)焊縫橫向缺陷評(píng)定線靈敏度比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中2級(jí)焊縫的評(píng)定等級(jí)要高得多, 前者約為后者的16倍 。

雖然較高的評(píng)定線靈敏度能檢出更微小的缺陷，但較高的評(píng)定線靈敏度給檢測(cè)工作帶來(lái)了負(fù)面影響。在實(shí)際檢測(cè)工作中，有些檢測(cè)人員為了避免掃查靈敏度(即評(píng)定線靈敏度)太高而影響工作，于是把掃查靈敏度降為定量線靈敏度，即超過(guò)定量線的缺陷才進(jìn)行評(píng)定(標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.3-2015以前的版本對(duì)I區(qū)顯示沒(méi)有硬性的記錄和評(píng)定要求)。這樣焊縫的檢測(cè)質(zhì)量就難以保證了。

超聲檢測(cè)理論工作者也對(duì)檢測(cè)靈敏度高低的利弊作出了分析。靈敏度選得太高會(huì)引起很多雜波，影響缺陷的判別，并使各細(xì)小的缺陷也產(chǎn)生反射信號(hào)，引起不必要的返修；靈敏度選得太低會(huì)使一些危害性較大的缺陷也只有較小的反射，從而造成漏檢[3]。

評(píng)定線靈敏度對(duì)條狀缺陷測(cè)長(zhǎng)和焊縫質(zhì)量評(píng)定都有重要的影響。NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中評(píng)定線靈敏度過(guò)高的問(wèn)題是值得重視的。

1.2 定量線靈敏度

檢測(cè)板厚為20 mm的焊縫，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)縱向缺陷定量線靈敏度為φ2 mm×40 mm-12 dB，所檢出的缺陷直徑當(dāng)量是0.126 mm，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中2級(jí)焊縫在缺陷顯示長(zhǎng)度L>t、記錄等級(jí)為φ3 mm×40 mm-14 dB時(shí)檢出的缺陷直徑當(dāng)量0.119 mm大致相等；但比在缺陷顯示長(zhǎng)度0.5t

檢測(cè)板厚為20 mm的焊縫，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)橫向缺陷定量線靈敏度為φ2 mm×40 mm-18 dB，所檢出的缺陷直徑當(dāng)量是0.032 mm，這大約是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2級(jí)焊縫在缺陷顯示長(zhǎng)度L>t、記錄等級(jí)為φ3 mm×40 mm-14 dB時(shí)檢出的缺陷直徑當(dāng)量0.119 mm的四分之一；更比缺陷顯示長(zhǎng)度0.5t

1.3 判廢線靈敏度

檢測(cè)板厚為20 mm的焊縫，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)縱向缺陷判廢線靈敏度為φ2 mm×40 mm-4 dB，所檢出的缺陷直徑當(dāng)量是0.796 mm，這與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中2級(jí)焊縫在缺陷顯示長(zhǎng)度0.5tt、驗(yàn)收等級(jí)為φ3 mm×40 mm-10 dB時(shí)檢出的缺陷直徑當(dāng)量0.300 mm要大，又比缺陷顯示長(zhǎng)度L≤0.5t、驗(yàn)收等級(jí)為φ3 mm×40 mm-0 dB時(shí)檢出的缺陷直徑當(dāng)量3.000 mm要小。 可見(jiàn)NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)焊縫縱向缺陷的判廢線靈敏度與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)收等級(jí)相差不大。

檢測(cè)板厚為20 mm的焊縫，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)橫向缺陷判廢線靈敏度為φ2 mm×40 mm-10 dB，所檢出的缺陷直徑當(dāng)量是0.200 mm，這與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2級(jí)焊縫在缺陷顯示長(zhǎng)度L>t、驗(yàn)收等級(jí)為φ3 mm×40 mm-10 dB時(shí)檢出的缺陷直徑當(dāng)量0.300 mm大致相等；但比缺陷顯示長(zhǎng)度0.5t

由此可見(jiàn)，根據(jù)焊縫質(zhì)量要求合理確定評(píng)定線、定量線和判廢線靈敏度的數(shù)值，是標(biāo)準(zhǔn)修定時(shí)需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

2 6 dB法與端點(diǎn)6 dB法對(duì)條狀缺陷測(cè)長(zhǎng)的科學(xué)合理性

對(duì)于長(zhǎng)度大于探頭聲束寬度的條狀缺陷，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用以下方法測(cè)量缺陷的指示長(zhǎng)度。

(1) 當(dāng)缺陷反射波只有一個(gè)高點(diǎn)，且位于II區(qū)或II區(qū)以上時(shí)，用6 dB法測(cè)量其指示長(zhǎng)度。

(2) 當(dāng)缺陷反射波峰值起伏變化，有多個(gè)高點(diǎn)，且均位于II區(qū)或II區(qū)以上時(shí)，應(yīng)以端點(diǎn)6 dB法測(cè)量其指示長(zhǎng)度。

(3) 當(dāng)缺陷最大反射波幅位于I區(qū)時(shí)，將探頭左右移動(dòng)，使波幅降到評(píng)定線，用評(píng)定線絕對(duì)靈敏度法測(cè)量缺陷指示長(zhǎng)度。

文獻(xiàn)[4]指出，6 dB測(cè)長(zhǎng)法是在移動(dòng)探頭找到缺陷的最大反射波后, 調(diào)節(jié)衰減器, 使缺陷波高降至基準(zhǔn)波高。然后用衰減器將儀器靈敏度提高6 dB，沿缺陷方向移動(dòng)探頭，當(dāng)缺陷波高降至基準(zhǔn)波高時(shí)，探頭中心線之間的距離就是缺陷的指示長(zhǎng)度(見(jiàn)圖1)。端點(diǎn)6 dB法實(shí)質(zhì)上是對(duì)有多個(gè)反射波峰的條狀缺陷端部的缺陷波作6 dB法測(cè)長(zhǎng)(見(jiàn)圖2)[4]。

圖1 6 dB法測(cè)長(zhǎng)原理示意

圖2 端點(diǎn)6 dB法測(cè)長(zhǎng)原理示意

條狀缺陷的形狀基本可以分為兩類：第一類是直徑不變的條狀缺陷，即其直徑以不變的尺寸沿一定的方向延伸，到一定距離后減為0(見(jiàn)圖1，3)；第二類是直徑變化的條狀缺陷，其直徑以變化的尺寸沿一定的方向延伸，隨著缺陷的延伸，其直徑不斷減小，到一定距離后減為0(見(jiàn)圖4)。

圖3 直徑不變的條狀缺陷示意

圖4 直徑變化的條狀缺陷示意

6 dB法對(duì)第一類形狀的條狀缺陷測(cè)長(zhǎng)時(shí)，在探頭移動(dòng)的過(guò)程中，缺陷端點(diǎn)之前直徑不變的部分因?yàn)槿毕莘瓷潴w的面積不變，因而反射回波聲壓不變，反射波高也不變；當(dāng)探頭中心線移動(dòng)到缺陷端點(diǎn)時(shí)，因?yàn)槿毕莘瓷潴w的面積減小了50%，因而反射回波聲壓也降低了50%，反射波高也就降低了6 dB(見(jiàn)圖1)。由此可知，6 dB法對(duì)第一類形狀的條狀缺陷測(cè)長(zhǎng)是合理的；端點(diǎn)6 dB法實(shí)質(zhì)上是對(duì)多個(gè)均位于II區(qū)或II區(qū)以上反射波峰的條狀缺陷端部的缺陷波作6 dB法測(cè)長(zhǎng)，其測(cè)長(zhǎng)原理與6 dB法是相同的。因此，對(duì)第一類形狀的條狀缺陷測(cè)長(zhǎng)同樣是合理的(這也是目前標(biāo)準(zhǔn)采用這兩種測(cè)長(zhǎng)方法的理論依據(jù))。但是，在產(chǎn)品的焊接接頭中，第一類形狀的條狀缺陷是極為罕見(jiàn)的，可以說(shuō)條狀缺陷基本上都是第二類缺陷形狀，因此更應(yīng)研究用這兩種方法對(duì)第二類形狀的條狀缺陷測(cè)長(zhǎng)是否合理。以下通過(guò)對(duì)檢測(cè)實(shí)例的數(shù)字計(jì)算加以論述。

按NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)板厚為20 mm的焊縫的縱向缺陷, 發(fā)現(xiàn)深度10 mm處有單一缺陷波反射, 其最大波幅比同深度判廢線高8 dB(位于III區(qū))。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的6 dB法對(duì)缺陷測(cè)長(zhǎng)，求測(cè)出的缺陷端點(diǎn)反射波幅對(duì)應(yīng)檢出的缺陷直徑當(dāng)量。(設(shè)此缺陷屬于第二類形狀的條狀缺陷)

檢測(cè)板厚為20 mm焊縫的縱向缺陷，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定線、定量線、判廢線靈敏度分別是φ2 mm×40 mm-18 dB，φ2 mm×40 mm-12 dB和φ2 mm×40 mm-4 dB。

以下為計(jì)算6 dB法測(cè)長(zhǎng)過(guò)程中，不同缺陷部位波幅對(duì)應(yīng)檢出的缺陷直徑當(dāng)量。

圖5 6 dB法對(duì)直徑變化的條狀缺陷測(cè)長(zhǎng)原理示意

(1) 缺陷在最大波幅時(shí)對(duì)應(yīng)檢出的缺陷直徑當(dāng)量Df2(見(jiàn)圖5中A點(diǎn))。最大波幅比判廢線高8 dB，即φ2 mm×40 mm+4dB，也就是比基準(zhǔn)波高高4 dB，則Df2為5.024 mm。

(2) 缺陷由最大波幅降至基準(zhǔn)波高時(shí)，對(duì)應(yīng)檢出的缺陷直徑當(dāng)量Df2(見(jiàn)圖5中A點(diǎn))。缺陷由最大波幅降至基準(zhǔn)波高，即φ2 mm×40 mm+0 dB，Df2為2 mm。

(3) 按6 dB法測(cè)長(zhǎng)，用衰減器將儀器靈敏度提高6 dB，探頭沿缺陷延伸方向移動(dòng)，使缺陷波幅降至基準(zhǔn)波高，此時(shí)探頭中心線對(duì)應(yīng)的缺陷部位就是缺陷端點(diǎn)(見(jiàn)圖5中B、C點(diǎn))。由于缺陷端點(diǎn)波幅為φ2 mm×40 mm-6 dB，可求得Df2為0.502 mm。

由計(jì)算結(jié)果可知，用6 dB法對(duì)缺陷測(cè)長(zhǎng)后，缺陷端點(diǎn)部位直徑當(dāng)量是0.502 mm，這比定量線檢出的0.126 mm和評(píng)定線檢出的0.032 mm還大得多(雖然這時(shí)缺陷波幅由基準(zhǔn)波高降低了6 dB，但實(shí)際上缺陷并沒(méi)有斷開(kāi), 只是因?yàn)槿毕葜睆綔p小使聲波反射面積減小，從而導(dǎo)致反射聲壓降低。當(dāng)缺陷直徑當(dāng)量從基準(zhǔn)反射孔直徑2 mm減小至0.502 mm時(shí)，就使反射回波降低了6 dB)(見(jiàn)圖5中B、C點(diǎn))。如果這時(shí)就把Df2為0.502 mm直徑當(dāng)量的位置B、C點(diǎn)作為缺陷的端點(diǎn)，把兩端點(diǎn)的距離作為缺陷的指示長(zhǎng)度，則缺陷指示長(zhǎng)度的測(cè)定就不一定合理了。對(duì)照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2級(jí)焊縫把評(píng)定等級(jí)檢出的0.119 mm直徑當(dāng)量的位置作為缺陷的端點(diǎn)，則NB/T47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)6 dB法測(cè)出的缺陷指示長(zhǎng)度就明顯短了，這樣對(duì)缺陷的質(zhì)量評(píng)定就會(huì)有嚴(yán)重的影響(端點(diǎn)6 dB法也是同樣的問(wèn)題，這里就不再加以論述)。因此，對(duì)產(chǎn)品焊接接頭中存在的第二類形狀的條狀缺陷，6 dB和端點(diǎn)6 dB測(cè)長(zhǎng)方法的科學(xué)合理性是值得探討的。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)條狀缺陷長(zhǎng)度采用固定回波幅度等級(jí)技術(shù)測(cè)定方法，即對(duì)回波幅度等于或大于評(píng)定等級(jí)的顯示測(cè)量時(shí)，將探頭左右移動(dòng)，使波幅降低至評(píng)定等級(jí)，以此測(cè)定指示長(zhǎng)度(見(jiàn)圖6，7)。這種測(cè)量方法保證了缺陷端點(diǎn)直徑當(dāng)量就是評(píng)定等級(jí)要求檢出的最小缺陷直徑當(dāng)量。這樣，只要評(píng)定等級(jí)確定的數(shù)值合理，測(cè)出的條狀缺陷長(zhǎng)度就是合適的，焊接接頭質(zhì)量評(píng)定的可靠性就能得到有效的保證。

圖6 回波幅度降至評(píng)定等級(jí)測(cè)長(zhǎng)方法

圖7 回波幅度降至評(píng)定等級(jí)缺陷長(zhǎng)度

圖6，7中l(wèi)為缺陷的指示長(zhǎng)度； 1，2處為回波幅度等于評(píng)定等級(jí)的位置； a為最高回波； b為評(píng)定等級(jí)。

3 檢測(cè)對(duì)比試塊的選用

NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的對(duì)比試塊型號(hào)有CSK-IIA、CSK-IIIA、CSK-IVA、GS等，數(shù)量多達(dá)十多塊，基準(zhǔn)反射孔直徑為1，2，6 mm, 這樣不僅試塊數(shù)量多，而且體積大、質(zhì)量大，檢測(cè)人員操作起來(lái)不夠方便。能否通過(guò)對(duì)檢測(cè)靈敏度的改變，使不同尺寸對(duì)比試塊等效代用，達(dá)到減少試塊數(shù)量和尺寸的目的是值得考慮的問(wèn)題。筆者在文獻(xiàn)[1]中提出的通過(guò)改變檢測(cè)靈敏度而使不同尺寸對(duì)比試塊等效代用的方法是值得參考的。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)橫孔檢測(cè)技術(shù)1沒(méi)有規(guī)定對(duì)比試塊的具體型號(hào)，只規(guī)定基準(zhǔn)反射孔直徑是3 mm，反射孔長(zhǎng)度應(yīng)大于用-20 dB法測(cè)得的聲束寬度以及反射孔的間距、試塊最小尺寸等要求。這較為簡(jiǎn)單明確的規(guī)定就使建設(shè)單位、施工單位和檢測(cè)單位人員能適當(dāng)?shù)剡x擇對(duì)比試塊，在降低檢測(cè)成本的同時(shí)，也增加了工作的方便性。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比試塊基準(zhǔn)反射孔采用單一直徑的規(guī)定是值得參考的。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)中焊接接頭超聲檢測(cè)內(nèi)容的討論對(duì)相關(guān)學(xué)者、專家和檢測(cè)人員有所幫助，有助于修訂出一個(gè)更加科學(xué)合理的焊接接頭超聲檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。