無損檢測電磁聲換能器(EMAT)技術(shù)表面波檢測方法國家標準化管理委員會國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標準化管理委員會GB/T39283—2020 I 5安全要求 4 7檢測工藝規(guī)程 5 5 710記錄和評定 GB/T39283—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由全國無損檢測標準化技術(shù)委員會(SAC/TC56)提出并歸口。本標準起草單位：愛德森(廈門)電子有限公司、中國特種設(shè)備檢測研究院、武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份I1GB/T39283—2020無損檢測電磁聲換能器(EMAT)技術(shù)表面波檢測方法1范圍本標準規(guī)定了電磁超聲表面波檢測通用方法，用以檢測表面開口和埋深不小于表面波波長的近表本標準適用于導電或磁性材料的表面波檢測。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T5616無損檢測應(yīng)用導則GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證GB/T12604.1無損檢測術(shù)語超聲檢測GB/T20737無損檢測通用術(shù)語和定義GB/T23904無損檢測超聲表面波檢測方法GB/T23905無損檢測超聲檢測用試塊GB/T34885無損檢測電磁超聲檢測總則JB/T9214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3術(shù)語和定義GB/T5616、GB/T12604.1、GB/T20737、GB/T23904和GB/T34885界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4方法概要電磁超聲表面波檢測采用垂直的永磁偏置磁場(圖1所示)或水平的交流偏置磁場，匹配以表面波波長為周期的回折線圈(圖2所示)探頭，運用電-磁-聲相互作用的原理在材料表面激發(fā)和接收超聲表面波。表面波遇到不連續(xù)時發(fā)生反射、衍射或透射衰減，通過反射信號、透射信號或衍射信號的變化檢測不連續(xù)的位置和大小。2GB/T39283—2020單位為毫米a)衰減法用典型永久磁鐵尺寸b)衍射法用永久磁鐵尺寸圖1典型永久磁鐵示意圖D——相鄰導體的間距，單位為米(m);圖2典型電磁超聲表面波的回折線圈脈沖反射法檢測采用單探頭自發(fā)自收或雙探頭一發(fā)一收，檢測焊縫等固定距離檢測對象時，宜采用聚焦電磁超聲表面波探頭，提高信噪比。透射衰減法檢測(如圖3所示)采用雙探頭一發(fā)一收，檢測焊縫等固定距離檢測對象時，宜采用聚焦31——無不連續(xù)時信號電源；2—--有不連續(xù)時信號電源；T——發(fā)射線圈。圖3透射衰減檢測衍射檢測(如圖4所示)采用兩個焦線重合的電磁超聲換能器(一個用于發(fā)射和一個用于接收)或一個脈沖反射式電磁超聲換能器與焊縫中心線成一定角度放置獲取衍射信號，從而避免焊縫根部和余高的反射信號。圖5為圖4中電磁超聲換能器聚焦線圈的放大圖。1——鏡面反射體(焊縫余高或根部);2——焊縫中心線；5——鏡面反射體；6——焦線重合的EMAT發(fā)射接收；9——接收線圈檢測到的缺陷波前；10——接收線圈未檢測到的鏡面反射。4GB/T39283—2020說明：2——接收部分；4——線圈寬度；6——焦線與線圈夾角；7——負載(導線長度示意);8——負載(導線寬度和間距示意)。圖5典型電磁超聲換能器聚焦線圈4.2優(yōu)點及特點電磁超聲表面波檢測具有下列特點：表面存在耦合劑對檢測靈敏度的影響；b)可高效檢出表面、近表面的不連續(xù)性，部分應(yīng)用場景可替代滲透和磁粉等方法。4.3局限性電磁超聲表面波檢測具有下列局限性：a)不適用于既非導電又非導磁材料檢測；b)電磁超聲換能效率受被檢材料電磁特性影響較大，需要更嚴格的對比試樣；c)檢測鐵磁性材料時，探頭與工件間存在磁吸力，探頭不易掃查移動，需配備探頭移動裝置。4.4應(yīng)用電磁超聲表面波檢測方法主要用于檢測表面或近表面不連續(xù)。電磁超聲表面波檢測方法的相關(guān)影響因素：a)被檢工件導電導磁特性；b)被檢工件溫度；c)檢測提離值。5安全要求本章沒有列出進行檢測時所有的安全要求，使用本標準的用戶應(yīng)在檢測前建立安全準則。5GB/T39283—2020檢測過程中的安全要求至少包括GB/T34885中規(guī)定的要素。6人員要求執(zhí)行本標準實施檢測的人員，應(yīng)按照GB/T9445或合同各方同意的體系進行資格鑒定與認證，并由雇主或其代理對其進行崗位培訓和操作授權(quán)。7檢測工藝規(guī)程a)適用范圍；c)檢測人員資格；d)檢測設(shè)備和器材；g)檢測表面準備；h)檢測時機；i)檢測程序和檢測方法；j)檢測的標記和原始數(shù)據(jù)記錄表格；k)檢測后的操作要求；1)檢測結(jié)果的評價及處理方式；m)檢測報告格式和要求；o)編制日期。7.2工藝規(guī)程應(yīng)經(jīng)驗證。當重要因素或其他對檢測靈敏度有嚴重影響的因素發(fā)生變化時，工藝規(guī)程應(yīng)重新驗證。8檢測設(shè)備和器材置和操作輔助裝置。儀器和探頭產(chǎn)品應(yīng)具有質(zhì)量合格證明。長不大于頻率2%,信號幅度應(yīng)在滿屏高范圍內(nèi)呈線性顯示。儀器應(yīng)具有不小于80dB的連續(xù)可調(diào)增平線性誤差不大于1%,垂直線性誤差不大于5%。6GB/T39283—2020a)能在檢測對象表面激勵表面波的電磁超聲換能器；b)表面波探頭頻率范圍一般為0.2MHz～5MHz,表面波探頭的頻率是以固定的波長確定的；c)探頭類型包括雙向表面波探頭、單向表面波探頭、聚焦型表面波探頭；d)探頭偏置磁場可采用永磁體或電磁鐵；e)電磁超聲探頭的線圈尺寸不宜超過50mm。檢測系統(tǒng)在達到被檢工件的最大檢測聲程時，信噪比不應(yīng)小于10dB,且有效系統(tǒng)靈敏度余量不應(yīng)小于10dB。電磁超聲檢測儀器和探頭組合的實測頻率與探頭標稱頻率之間的誤差不應(yīng)超過±10%。8.5對比試塊8.5.1對比試塊的厚度應(yīng)大于5倍表面波波長，寬度應(yīng)大于探頭寬度的兩倍，長度應(yīng)大于檢測范圍。除形狀和尺寸外，對比試塊的其余技術(shù)要求應(yīng)符合GB/T23905的規(guī)定。8.5.2對比試塊應(yīng)根據(jù)驗收標準或合同方商議設(shè)置人工刻槽反射體，人工反射體的位置及幾何形狀應(yīng)考慮邊界反射信號的干擾。8.5.3當采用對比試塊方法校準時，應(yīng)依據(jù)相應(yīng)驗收標準或供需雙方約定選擇合適的刻槽尺寸。8.5.4焊縫對比試塊應(yīng)考慮以下方面：a)試塊應(yīng)保證與被檢工件的材質(zhì)、厚度、表面狀態(tài)相同，其焊接磁性能和熱處理狀態(tài)也應(yīng)與被檢工件保持一致，且試塊上不應(yīng)有影響人工反射體正常指示的不連續(xù)性，試塊的尺寸應(yīng)滿足8.5.1的要求；b)人工反射體應(yīng)滿足靈敏度等級和對焊縫表面區(qū)域的完全覆蓋性；c)人工反射體應(yīng)制作在焊縫、熱影響區(qū)或與焊縫平行的母材上，人工反射體的方向和長度、深度、寬度的尺寸由合同各方協(xié)議規(guī)定，也可與焊縫工件的驗收標準一致；d)采用衍射法檢測的人工反射體可為焊縫中的通孔，通孔直徑由合同各方協(xié)議規(guī)定。8.6檢測輔助裝置檢測輔助裝置包括：a)電磁超聲表面波探頭移動裝置，移動方式宜選擇萬向移動，便于檢測掃查時探頭移動和轉(zhuǎn)動；b)手動掃查輔助裝置；c)掃查時應(yīng)配備位置記錄裝置；d)高溫表面檢測時探頭操作輔助裝置。8.7檢測系統(tǒng)的維護和校準檢測系統(tǒng)的維護和校準應(yīng)至少包括：a)制定書面規(guī)程，對檢測設(shè)備進行周期性維護和檢查，以保證系統(tǒng)功能；b)定期校驗儀器的水平線性(時基線性)、垂直線性(幅度線性);c)在每次使用前測試系統(tǒng)的分辨力；d)按JB/T9214測試系統(tǒng)性能；e)現(xiàn)場每次檢測前，檢查儀器設(shè)備和探頭外觀、線纜連接情況、信號顯示等是否正常；f)每年至少要對電磁超聲儀器及換能器組合性能進行一次校準并記錄。7GB/T39283—20209檢測程序9.1檢測前的準備應(yīng)根據(jù)合同各方要求，結(jié)合使用的檢測設(shè)備和實際工況，在檢測前按照第7章所述的檢測工藝規(guī)程編制電磁超聲表面波檢測工藝規(guī)程。編制檢測工藝規(guī)程，應(yīng)符合GB/T5616的規(guī)定。在采用電磁超聲表面波檢測時，檢測時機及抽檢比例應(yīng)按產(chǎn)品標準及有關(guān)技術(shù)文件要求進行確定。無相應(yīng)標準及規(guī)定時，則由合同各方約定。探頭掃查路徑是電磁超聲表面波探頭檢測時檢測移動的線路，應(yīng)確保工件的整個被檢表面均能被探頭發(fā)出的表面波所覆蓋。頭的雜物。9.2檢測靈敏度和范圍脈沖反射法和透射衰減法應(yīng)按照驗收標準或合同各方商議選擇以對比試塊人工刻槽或被檢工件直角棱邊作為參考反射體或者透射阻礙體。應(yīng)以電磁超聲探頭固定的波長尺寸，按照表面波聲速匹配發(fā)射和接收超聲頻率，用參考反射體(如圖6和圖7所示，其中圖6為單探頭反射法，圖7為雙探頭反射法)或者透射阻礙體進行調(diào)節(jié)。圖6單探頭反射法檢測調(diào)節(jié)示意圖圖7雙探頭反射法檢測調(diào)節(jié)示意圖衍射法應(yīng)按照驗收標準或合同各方商議選擇一定直徑的直通孔作為參考衍射體。9.2.2非聚焦單探頭脈沖反射法檢測靈敏度調(diào)節(jié)探頭應(yīng)放置在距參考反射體100mm處，并使表面波主聲束垂直于刻槽或棱邊，調(diào)節(jié)最大幅度的參考反射體回波至滿屏的80%波高作為基準靈敏度，其他距離檢測靈敏度參考距離-波幅曲線。8GB/T39283—20209.2.3聚焦單探頭脈沖反射法檢測靈敏度調(diào)節(jié)探頭應(yīng)置于距參考反射體刻槽焦距處，并使表面波主聲束垂直于刻槽或棱邊，調(diào)節(jié)參考反射體回波的最大幅度至滿屏的80%波高作為基準靈敏度，其他距離檢測靈敏度參考距離-波幅曲線。9.2.4雙探頭脈沖反射法檢測靈敏度調(diào)節(jié)設(shè)置發(fā)射和接收探頭的間距和夾角，探頭對聲束交叉點應(yīng)置于參考反射體處，并使聲束角平分線垂直于刻槽或棱邊，調(diào)節(jié)參考反射體回波的最大幅度至滿屏的80%波高作為基準靈敏度，其他距離檢測靈敏度參考距離-波幅曲線。9.2.5雙探頭透射衰減法檢測靈敏度調(diào)節(jié)設(shè)定一發(fā)一收探頭間距，兩探頭位于同一中心線上，互相對準，放置于對比試塊沒有反射體的區(qū)域，調(diào)節(jié)穿透信號最大幅度至滿屏的80%波高，以此作為基準靈敏度。該調(diào)節(jié)過程也可在檢測工件沒有不連續(xù)的區(qū)域進行。當檢測聲程范圍較大，回波幅度變化超過6dB時，應(yīng)制作距離-波幅曲線。按9.2.1中所得的80%波高為第一點，探頭應(yīng)至少放置于兩個不同距離參考反射體的位置，分別測得各距離處的最大波高。連接不同距離處的最大波高點成一平滑曲線，即為表面波距離-波幅曲線(如圖8所示)。且最遠點所測得的最大波高不應(yīng)低于滿屏的10%。9.2.7衍射法檢測靈敏度調(diào)節(jié)衍射法宜采用聚焦探頭以提高靈敏度。探頭焦點對準對比試塊上的通孔，選擇適當?shù)慕咕嗪皖l率對應(yīng)的線圈，當回波波幅信噪比大于或等于10dB時，取最大幅度的參考衍射體回波調(diào)節(jié)至滿屏的40%～80%作為基準靈敏度。脈沖反射檢測的時間閘門范圍宜包括制作距離-波幅曲線的最近和最遠參考反射體的距離范圍，時間閘門起點應(yīng)在影響接收回波的發(fā)射信號之后。透射衰減法檢測的時間閘門范圍宜包括穿透信號，并考慮掃查時的聲程變化。衍射法檢測的時間閘門范圍宜包括衍射信號，并考慮掃查時的聲程變化。9GB/T39283—20209.3.1掃查方式9.3.1.1反射法掃查方式反射法檢測時，電磁超聲表面波探頭工作于單探頭自激自收或雙探頭一發(fā)一收模式。對于單探頭檢測，掃查路徑宜沿被檢工件表面兩個相互垂直方向進行，掃查時探頭宜呈10°~15°轉(zhuǎn)動，如圖9所示。對于雙探頭檢測，固定探頭角度時，掃查路徑可沿被檢工件表面兩個相互垂直方向進行，也可沿一個方向進行掃查，同時旋轉(zhuǎn)探頭角度，如圖10所示。圖9單探頭反射法掃查示意圖圖10雙探頭反射法掃查示意圖9.3.1.2透射衰減法掃查方式透射衰減法檢測時，電磁超聲表面波探頭工作于雙探頭一發(fā)一收模式，主要用于檢測兩個探頭之間的表面不連續(xù)，掃查路徑宜沿被檢工件表面兩個相互垂直方向進行，如圖11所示。圖11透射衰減法掃查示意圖9.3.1.3衍射法掃查方式衍射法檢測時，電磁超聲表面波探頭工作于單探頭自激自收或雙探頭一發(fā)一收模式，探頭的布置應(yīng)保證焦線與焊縫中心線成固定角度達到接收線圈能夠接收到衍射信號，此時不應(yīng)有焊縫的根部和余高的反射信號被接收；掃查路徑沿著焊縫掃查，對于焊縫區(qū)域較小的薄板焊縫，可一次掃查實現(xiàn)全覆蓋，否則應(yīng)在焊縫兩側(cè)分別沿焊縫中心線掃查。9.3.2掃查速度手動檢測的掃查速度不宜超過150mm/s。當采用自動掃查時，掃查速度應(yīng)通過試驗進行確定。GB/T39283—2020聲線檢測范圍掃查覆蓋的區(qū)域應(yīng)包含需要檢測