ASME和JB/T 4730標準在焊縫超聲波檢測中靈敏度對比

孫盛業 耿富強 高 超

（山東核電設備制造有限公司)

ASME和JB/T 4730標準在焊縫超聲波檢測中靈敏度對比

孫盛業*耿富強 高 超

（山東核電設備制造有限公司)

就焊縫超聲波檢測的靈敏度問題對ASME和JB/T 4730標準進行了對比。對比主要側重于理論計算方面。通過對比可以知道，哪種情況下、哪個標準在焊縫超聲波檢測方面更嚴格些，從而有助于超聲波檢測人員對檢測靈敏度的掌握。

焊縫 超聲波檢測 靈敏度對比 波幅 ASME JB/T 4730

0 前言

在焊縫超聲波檢測中，檢測靈敏度是用來衡量超聲波檢測嚴格程度的指標。靈敏度是由超聲波試塊中的參考反射體來標定的。目前超聲波檢測采用的參考反射體主要有長橫孔、短橫孔、平底孔、球孔、大平底等。超聲波的理論研究人員總結出了這些參考反射體的當量轉換公式。但這些公式只適用于同一孔型的轉換，對于不同孔型的轉換可用的公式還很少。本文利用超聲波理論中各種孔型的反射回波聲壓公式來計算不同孔型的當量的差值，從而對比JB/T 4730和ASME兩標準的靈敏度。由于超聲波理論中的反射回波聲壓公式都是在3倍近場區外應用的，所以本文中的所有計算暫不考慮超聲波近場的影響。

在ASME標準檢測中，非管焊縫的超聲波檢測是以長橫孔為參考反射體來制作DAC曲線 （距離-波幅曲線）的，并以此為基準波高。對于超過20%DAC曲線 （即DAC-14dB）的反射信號，檢測人員應該予以重視，如果是危害性缺陷，則應判廢。對于超過100%DAC曲線 （即DAC-14dB）的反射信號，如果是非危害性缺陷，則應該測其長度，然后按照ASME各卷相應的驗收條件進行驗收。而在JB/T 4730中，則是根據標準選擇不同的反射體制作DAC曲線 （距離-波幅曲線）的，然后將DAC曲線轉化為評定線、定量線、判廢線，最后根據反射信號位于不同的線的區間進行相應的判定。這兩種標準的驗收看似有很大的區別，其實也有相應的聯系。

在ASME標準中，當缺陷波高≥20%DAC（即DAC-14dB）時應予以評定。此水平與JB/T 4730中的評定線靈敏度概念相當。在ASME標準中，當缺陷波高≥100%DAC時，應測其指示長度。此水平與JB/T 4730中的定位線靈敏度相當。由于ASME已對非危害性缺陷不按波幅判廢，所以沒有與JB/T 4730中的判廢線靈敏度相當的驗收。

以上是兩種標準靈敏度驗收的聯系，有了這些聯系，就可針對兩標準中不同的反射體進行靈敏度比較了。

1 長橫孔靈敏度的對比

1.1 長橫孔介紹

長橫孔具有軸對稱特點，反射波幅比較穩定，有線性缺陷特征，適用于各種K值。

在JB/T 4730標準中，當焊縫母材厚度T為6 mm＜T≤120 mm時，應采用CSK-ⅡA試塊制作距離-波幅曲線，如表1所示。

表1 JB/T 4730 CSK-ⅡA試塊距離-波幅曲線靈敏度

在JB/T 4730標準中，當焊縫母材厚度T為120 mm＜T≤300 mm時，應采用CSK-ⅣA試塊制作距離-波幅曲線，如表2所示。

在ASME標準中，參考反射體在ASME標準第Ⅴ卷T434.2中有詳細的描述，現將相應的表述轉化為表格形式，如表3所示。由于ASME標準中參考反射體一直是采用表3所示的長橫孔反射體，所以下文不再重復提及。

1.2 兩種標準計算對比

由于以上兩種標準采用的是同一孔型來制作DAC曲線，所以比較起來較簡單。長橫孔公式為：

表2 JB/T 4730 CSK-ⅣA試塊距離-波幅曲線靈敏度

表3 ASME標準參考反射體——長橫孔

表4 JB/T 4730與ASME標準靈敏度對比

式中 Δ長——長橫孔的回波分貝差；

Φ1——第1個孔的直徑；Φ2——第2個孔的直徑。

現利用長橫孔公式將上述孔徑均轉化為?2 mm×40 mm長橫孔的當量進行比較，如表4所示。

由表4的對照可以看出：ASME標準的評定線均比JB/T 4730的評定線要松很多，最多的時候低了6 dB。ASME標準的定量線同樣均比JB/T 4730的定量線要松很多，有時達到了JB/T 4730判廢線的波幅標準，即ASME標準規定的缺陷波幅當達到或相當于JB/T 4730判廢線的波幅時才需要測長并且按照標準評定驗收。經上述分析可以得出，當采用JB/T 4730標準中的長橫孔來作為靈敏度驗收焊縫時，肯定比ASME規范要嚴格，即滿足了JB/T 4730標準中長橫孔的靈敏度要求，就一定滿足ASME標準的靈敏度要求。

2 JB/T 4730短橫孔與ASME標準的長橫孔對比

2.1 短橫孔介紹

短橫孔在近場區表現為線狀反射體特征，在遠場區表現為點狀反射體特征，適用于各種K值。

在JB/T 4730標準中，CSK-ⅢA試塊是以?1 mm×6 mm短橫孔作為參考反射體來制作DAC曲線的，具體靈敏度信息見表5。

表5 JB/T 4730標準CSK-ⅢA試塊距離-波幅曲線靈敏度

2.2 兩種標準計算對比

由于ASME標準采用的是長橫孔，而JB/T 4730中CSK-ⅢA試塊采用的是?1 mm×6 mm短橫孔，這是兩種不同類型的孔，所以轉換起來不像同類型的孔轉換那么簡單，必須應用長橫孔回波聲壓Pf長公式和短橫孔的回波聲壓Pf短公式進行計算，得出長橫孔和短橫孔當量轉換公式。

式中 Δ12——長橫孔和短橫孔二者回波分貝差。

由式 （4）可以看出，當長橫孔和短橫孔進行轉換計算時，影響因素不僅僅是孔徑的大小，還與波長λ和孔至波源的距離 （孔深度）x有關，計算起來比較麻煩。本文選擇2.5 MHz（λ=1.3）的探頭進行計算，并且在不同深度對兩種標準兩種孔型進行比較，得出的數據如表6所示。

表6 ASME標準長橫孔與JB/T 4730標準的CSK-ⅢA試塊靈敏度對比

由表6可以看出，這兩種標準靈敏度受到深度x的影響很大，ASME標準的評定線隨深度x的增大，靈敏度降低。在探頭為2.5 MHz的前提下，得出以下結論：

（1）在板厚T為50 mm以下時，ASME評定線的靈敏度比JB/T 4730評定線的靈敏度高；在50 mm＜T≤100 mm的范圍內，當深度在70 mm以下時，ASME評定線的靈敏度比JB/T 4730的高；當深度在70 mm以上時，ASME評定線的靈敏度比JB/T 4730的低。

（2）ASME的定量線在深度較小時，靈敏度和JB/T 4730的定量線相差無幾 (在深度10 mm時)。但當深度增大時，其靈敏度會比JB/T 4730低。

3 JB/T 4730平底孔與ASME標準的長橫孔對比

3.1 平底孔介紹

平底孔是用于校驗直探頭靈敏度的。當采用JB/T 4730標準檢驗管座角焊縫或T型焊縫時，要采用平底孔試塊進行校驗，制作DAC曲線。具體的靈敏度數據如表7所示。

表7 JB/T 4730標準管座角焊縫 （T型焊縫）直探頭距離-波幅曲線靈敏度

3.2 兩種標準計算對比

為了對這兩種不同類型的孔的靈敏度進行比較，必須進行公式轉換。為使JB/T 4730與ASME標準直接比較，現利用平底孔公式

式中 Φ平——平底孔直徑；

Δ12——長橫孔和平底孔二者回波分貝差。由式 （6）可以看出，兩者的轉換也比較復雜。采用2.5 MHz（λ=2.36）的探頭進行計算，并且在不同深度對兩種標準兩種孔型進行比較，得出的數據如表8所示。

由表8可以看出，這兩種標準靈敏度受孔的深度x的影響很大。

表8 ASME標準長橫孔與JB/T4730標準平底孔靈敏度對比

（1）在評定線的比較中，ASME評定線的靈敏度在該厚度范圍內明顯比JB/T 4730的靈敏度要高。但在大厚度下 （如50 mm＜T≤100 mm、深度80 mm以上時﹚，其靈敏度比JB/T 4730的要低。

（2）在定量線的比較中，厚度小于25 mm時，ASME的靈敏度比JB/T 4730的要高。而厚度大于25 mm時，當缺陷深度在距離上表面10 mm以上時，ASME標準的靈敏度明顯比JB/T 4730的要低。

4 結語

通過以上的比較可以看出，當檢測對接焊縫時，JB/T 4730的靈敏度比ASME的靈敏度高。但由于短橫孔受深度的影響，也有個別情況例外。在管座角焊縫或T型焊縫上，在評定線上ASME的靈敏度高于JB/T 4730，但在定量線上ASME的靈敏度低于JB/T 4730，且也受到深度的影響。所以工程上在檢測時，要在不同的工件、不同的厚度和選擇不同的探頭基礎上，才能判定這兩種標準檢測靈敏度的差異。

[1]鄭暉，林樹青.超聲檢測 [M].第2版.北京:中國勞動社會保障出版社,2008.

[2]JB/T 4730.承壓設備無損檢測 [S].

[3]ASME標準第Ⅴ卷[S].2004.

Sensitivity Comparison of ASME and JB/T 4730 in Ultrasonic Testing of Welding Line

Shun Shengye Geng Fuqiang Gao Chao

Focusing on theory calculation,compared the sensitivities of ASME and JB/T 4730 in ultrasonic detection of welding lines.By contrast,it could be known that which standard was stricter in a certain case,and the contrast was conducive to the sensitivity mastery for ultrasonic testing personnel.

Welding line;Ultrasonic testing;Sensitivity comparison;Wave amplitude;ASME;JB/T 4730

TG 441

*孫盛業，男，1984年生，助理工程師。海陽市，265118。

2012-07-20）