焊缝超声相控阵检测北美标准动态

Development of North American Codes for Weld Inspection by Ultrasonic Phased Arrays

Li Yan

无锡市锅炉压力容器学会无损检测专委会

NDT Subcommittee of Wuxi Boiler and Pressure Vessel Society

    对世界承压设备焊接接头无损检测具有重要影响的一些典型北美规范标准,如ASME(美国机械工程师学会)、API(美国石油学会)和AWS(美国焊接学会)等,均已认可了相控阵超声检测的应用。ASTM(美国材料试验学会)还有单独的完整的相控阵系统特性校验和检测方法标准。本文即概述有关法规标准要求,以为国内相控阵现场操作和标准、工艺制定提供有用借鉴。
The application of ultrasonic phased arrays has been accepted by some typical North American codes and standards such as ASME, API and AWS, which having important influence on inspection of welded joints for pressure vessels all around world. And, ASTM still has two separate and complete standards for inspecting welds and evaluating performance characteristics of phased array systems. This paper outlines the related requirements in the above codes and standards, so as to provide some useful reference for field operation and drawing up the standards and specifications of phased arrays in our country

超声波,相控阵,手工检测,规范,校验,操作演示
Ultrasonic,Phased arrays,Manual inspection,Codes,Calibration,Performance demonstration

1、美规范标准中涉及到的相控阵探伤仪器

北美规范标准中涉及到两种相控阵探伤仪,即手工相控阵探伤仪和自动编码相控阵探伤仪。焊缝手工相控阵探伤模仿常规超声探伤,操作者手持探头对被检焊缝及其热影响区进行光栅式扫查或摆动扫查,如图1所示;而带定位编码器的自动相控阵探伤则有完整的多种扫描、多视图数据显示。

2、典型法规和标准的对相控阵的认可要求

相控阵超声检测能被各种法规认可吗?答案是肯定的。大多数北美重要法规(特别是ASME第Ⅴ卷,API和AWS D1.1)都认可了相控阵技术,但规定相控阵检测规程和过程必须经过演示验证。

2.1ASME卷第四章的有关规定

ASME 认可了相控阵检测,将相控阵与TOFD均列入CITs(计算机成像)技术,对焊缝手工相控阵检验已批准了3个案例(CC),即CC 2541,2557和2558。案例 2557是针对S扫描(扇形扫描或斜角扫描),2558是针对E扫描(角度固定的电子光栅扫描);但案例2541是针对单道声束扫描,故此案例实际价值很小。

这些规范案例均已列入ASME第Ⅴ卷第四章《焊缝超声检验方法》原理部分。采用相控阵检测时,可用电子方法使声束聚焦。因此,规范案例要求用实际扫查时相同的聚焦声束,进行校验。如果不能在相关区域校验,必须使用不同的焦深。

如ASME第Ⅴ卷第四章和规范案例所示,声束必须全部覆盖被检焊缝。OmniScan M型相控阵探伤仪在随仪器配给的最新软件包里,已满足了这方面的需求:它能提供超声波声线示踪显示图,以表明被检焊缝的实际覆盖范围,以及检出的缺陷位置(图3)

3、小结

(1)ASME第Ⅴ卷和API RP2X 明确认可相控阵。ASME 规范特意为手工相控阵编制了案例2541、2557和2558.。除第Ⅴ卷第四章《焊缝超声检验》规定的一般要求外,案例还要求用全波波形校验。此要求已列入ASTM E-2491《相控阵系统特性评价指南》中。美国石油学会指出 API QUTE规程无需作任何修正,即可适用于手工相控阵检测。

(2)美国焊接学会(AWS)结构焊接规范D1.1 默认了相控阵。指出:采用相控阵之类新技术进行检测,可按附录K的要求验证。采用手工相控阵装置,只要使用标准AWS探头和显示45°、60°和70°波形,按D1.1进行检测即符合要求。

(3)国内有关TOFD的法规和标准已发布,相控阵标准的问世也可望为期不远。国产便携式相控阵探伤仪CTS-602的推出,为相控阵检测技术的普及开创了新平台。期望本文为业界人士应用和完善相控阵技术及制定自己的规范标准提供有用借鉴。

参考文献:

[1] R/D Tech. Introduction to Phased Array Ultrasonic Technology Application[M]. R/D Tech Inc.,2004.

[2] ASME Section Ⅴ, Art.4, Code Case 2541 (Jan.19,2006), 2557 (Sept.18,2006), 2558 (Dec. 30, 2006).

[3] ASTM E-2491-06 Standard Guide for Evaluating Performance Characteristics of Phased-Array Ultrasonic Examination Instruments and Systems[S].

[4] API RP2X Recommended Practices for Ultrasonic and Particle Examination of Offshore Structural Fabrication and Qualification of Technicians[S].

[5] AWS D1.1:2006 Structural Welding Code-Steel[S]

[6] Michael Moles. Manual Phased Arrays for Weld Inspections Using North American Codes [R] 17 WCNDT. Shanghai, .25-28 Oct.2008.

 

 

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