鋼焊縫超聲波探傷中國和德國標準對比分析

齊躍

1 引言

在對外水泥工程EPC項目中，外方業(yè)主對水泥設(shè)備提出質(zhì)量要求時，往往對設(shè)備制造和檢驗標準特別重視，特別是對超聲波探傷檢驗（UT），如對大型鑄件內(nèi)部縮孔、夾渣等缺陷的UT檢驗，對重要焊接件焊縫內(nèi)部裂紋、未焊透等缺陷UT檢驗，經(jīng)常提出一些國際標準及驗收等級要求執(zhí)行。雖然我國早在上世紀70年代加入ISO組織，制定技術(shù)法規(guī)和標準主要以國際標準作為基礎(chǔ)，但確有一些標準未與國際標準接軌，甚至存在很大差別。如鋼焊接焊縫的超聲波探傷標準，我國標準是GB/T11345—1989（驗收等級Ⅰ～Ⅳ級），國際標準常用德國（歐洲）標準（DIN EN標準應(yīng)該是德國標準采用歐標）DIN EN1712：2002（僅適用于驗收等級2級、3級）。

我國標準GB/T11345《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》涵蓋了德標（歐標）DIN EN1712《焊縫無損檢測焊接接頭超聲波檢測驗收等級》、DIN EN1713《焊縫無損檢測超聲波檢測焊縫中的缺陷的特征》和DIN EN1714《焊縫無損檢測焊接接頭的超聲波檢測》的全部內(nèi)容。但國標分級方法和驗收等級與德標（歐標）不同，我國一些裝備制造企業(yè)多年習(xí)慣采用GB/T11345-1989標準及其驗收等級，對德國（歐洲）標準并不熟悉，在執(zhí)行標準和質(zhì)量驗收過程中經(jīng)常與業(yè)主出現(xiàn)分歧。因此，為適應(yīng)EPC項目水泥裝備出口檢驗需要，就有必要了解德標（歐標）標準及其質(zhì)量分級，并通過與我國現(xiàn)行標準的對比，合理地執(zhí)行德標（歐標）。

本文旨在通過對鋼焊縫超聲波探傷的中國和德國標準對比分析，使讀者更加清楚其中的不同點，便于對設(shè)備超聲波探傷檢驗過程中正確執(zhí)行標準，保證設(shè)備出口質(zhì)量既滿足外方業(yè)主提出的質(zhì)量檢驗要求，又不低于我國現(xiàn)行標準（國標是最低要求），避免由于標準不同可能產(chǎn)生的貿(mào)易分歧，最終達到用戶（業(yè)主）滿意的目的。

2 探傷標準的對比

無論是我國標準還是德國標準，鋼焊縫探傷都是采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀，反射式方法包括缺陷回波法和底波高度法。下面對國標GB/T11345-1989、德國標準DIN EN1712，從適用母材厚度、探頭參數(shù)的規(guī)定、檢驗等級、缺陷評級、靈敏度校準方法及缺陷指示長度的測量方法等方面進行對比，對比結(jié)果見表1。

3 對比分析

國標GB11345、DIN EN1712 都是按DAC曲線校準靈敏度曲線質(zhì)量分級。國標是以DAC曲線為基準設(shè)定不同波幅高度的靈敏度曲線，通過判費線、定量線和評定線三條波幅曲線質(zhì)量分級；DIN EN1712是以DAC曲線設(shè)定為參考等級，再根據(jù)被測工件缺陷指示長度和厚度分級，兩者分級規(guī)定的波幅高度不同。

3.1 適用母材厚度t

國標范圍較寬，為8～300mm。德標范圍窄，僅8～100mm。

3.2 探頭參數(shù)的規(guī)定

各標準規(guī)定基本相同，見表1。

3.3 檢驗等級

（1）國標GB11345按檢驗完善程度（覆蓋范圍）檢驗等級分ABC三級。各級要求主要是：

A級—采用一種角度的探頭，單面單側(cè)探，板厚度＜50mm；

B級—原則采用一種角度的探頭，單面雙側(cè)探，板厚度＞100mm時雙面雙側(cè)探；

C級—用至少兩種角度探頭，單面雙側(cè)探。同時要做兩個掃差方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗。

（2）德標DIN EN1712按檢驗的完善程度（覆蓋范圍）檢驗等級（與DIN EN1714相關(guān)）分ABCD四級（D級為特殊應(yīng)用，此處從略），對板、管對接接頭的各級要求見圖1和表2。

對比可知：DIN EN1712檢驗等級以表格形式列出，針對不同的母材厚度、探頭角度（數(shù)）、檢測位置、掃差方向等有詳細規(guī)定，更清晰和具操作性。

表1 焊縫UT檢驗的國標與德標對比

圖1 DIN EN1712標準的板、管對接接頭

3.4 靈敏度校準方法基本相同

靈敏度是指在規(guī)定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。靈敏度太高或太低都不好，太高雜波多，判傷困難，太低會引起漏檢。GB11345靈敏度校準方法1和DIN EN1712方法1（見表1）都是用相同直徑?3mm橫孔作為標準試塊反射體（人工反射體）制作DAC曲線法。如前述GB11345靈敏度是由3條距離波幅曲線判廢線、定量線和評定線組成，分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)設(shè)定驗收等級（圖1）。DIN1712是將DAC曲線設(shè)定為參考等級，再根據(jù)所測缺陷指示長度和母材厚度確定評定等級、記錄等級（驗收等級2，3）。GB11345和DIN EN1712靈敏度校準方法2都是距離增益尺寸法（DGS），應(yīng)用較少，分析從略。DIN EN1712靈敏度校準方法3和方法1一樣制作DAC曲線，只是用的標準試塊反射體不是?3mm橫孔，而是1mm深的矩形刻槽模擬缺陷。

由于GB11345和DIN1 EN712（方法1）都是用?3mm橫孔制作DAC曲線確定靈敏度，分析比較缺陷回波高度時具有一定的可比性。對于直波探頭檢測，GB11345單獨規(guī)定了檢驗等級評定，即按平底孔直徑大小和檢驗等級ABC分級評定，見表4。而DIN1 EN712沒有單獨規(guī)定采用直波探頭的評定等級。

表2 DIN EN1712標準的板、管對接接頭

表3 GB11345距離—波幅曲線的靈敏度

表4 GB11345缺陷等級分類

3.5 質(zhì)量評級不同

如前述，GB11345質(zhì)量評級是按預(yù)設(shè)的判費線、定量線和評定線三條波幅曲線，分出Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)后（圖2和表3），按檢驗等級（ABC）和母材厚度不同，根據(jù)所測最大缺陷回波高度位于不同的區(qū)域來確定質(zhì)量等級，具體是：

（1）對于回波高度在Ⅱ區(qū)的缺陷，根據(jù)缺陷指示長度予以評級（類似DIN EN1712），按檢驗等級ABC和不同板厚分為Ⅰ～Ⅳ級，見表4。

（2）最大缺陷回波不超過評定線的缺陷，均評為Ⅰ級。

（3）超過評定線的缺陷，若存在裂紋，無論其波幅多高和尺寸如何，均評為Ⅳ級。若缺陷回波高度位于Ⅰ區(qū)（超過評定線）的非裂紋缺陷，也評為Ⅰ級。

（4）缺陷回波高度落在Ⅲ區(qū)的缺陷，無論其指示長度如何，均評為Ⅳ級。

DIN EN1712質(zhì)量評級是：按DAC曲線設(shè)定為參考等級，再根據(jù)參考等級減去規(guī)定波幅確定評定等級和記錄等級（驗收等級2和3），表6為質(zhì)量評級的劃分，圖3為各等級的距離—波幅曲線示意圖（不考慮母材厚度和缺陷指示長度因素時）。

實際上，考慮缺陷指示長度l和母材厚度t，驗收等級按表7分級（圖4、圖5）。

3.6 缺陷指示長度的測量方法

檢測焊縫缺陷大小，除了定量缺陷回波高度當(dāng)量值外，還用測長法確定缺陷指示長度（當(dāng)缺陷尺寸大于聲速截面時）。測長法主要包括相對靈敏度測長法（降低6dB法）、端點峰值測長法和絕對靈敏度測長法。見圖6、圖7和圖8。

GB11345和DIN EN1712都采用前兩種測長法。

4 結(jié)論

（1）國標GB11345更重視裂紋缺陷（最常見的平面缺陷）。只要探傷發(fā)現(xiàn)裂紋，無論其波幅高度和缺陷長度尺寸如何，均判為Ⅳ級。而DIN EN1712不同，例如：測量缺陷波幅高度 在 DAC-6dB 以 下 ，t=20mm,，l=25mm，符合 l＞t和 15mm≤t＜100mm條件，按DIN EN1712可判為驗收等級2，明顯比國標要求松。因此，執(zhí)行德國標準時，不能忽略對裂紋缺陷的規(guī)定。

表5 GB11345直探頭檢驗等級評定

表6 DIN EN1712質(zhì)量評級的劃分

表7 DIN EN1712驗收等級（考慮缺陷指示長度和母材厚度）

（2）雖然國標GB11345檢驗等級也分ABC，但DIN EN1712以表格形式描述檢驗等級ABC的要求更具操作性，實際檢驗時應(yīng)多參考DIN EN1712相關(guān)表格。

（3）從某種意義上說，國標GB11345質(zhì)量分級對控制缺陷要求更細致、更嚴格，如DIN EN1712對評定等級DAC-10dB以下的缺陷回波不必定性，而國標GB11345在DAC-10dB（按檢驗等級AB）以下至DAC-16dB之間（Ⅰ區(qū)）仍要定性，無裂紋評為Ⅰ級，若有裂紋則評為Ⅳ級。

（4）由于質(zhì)量分級不同，即國標GB11345分Ⅰ～Ⅳ級，DIN EN1712分2級、3級，沒有對應(yīng)關(guān)系。但執(zhí)行DIN EN1712驗收等級時，應(yīng)參考GB11345等級，不能比國標等級過低。如以回轉(zhuǎn)窯筒體對接焊縫為例，我國標準已經(jīng)規(guī)定探傷質(zhì)量應(yīng)達到ⅡB（最低要求），如果執(zhí)行DIN EN17123級標準，對于有一部分缺陷應(yīng)予以重視。假設(shè)測量窯筒體板厚t=60mm的對接焊縫，缺陷回波為DAC-7dB，缺陷指示長度l=55mm，此時按GB11345缺陷回波高度落在Ⅱ區(qū)，按表4缺陷長度l超過了ⅡB允許范圍12～50mm，不合格。按DIN EN1712，缺陷長度 0.5t＜l≤t且滿足15mm≤t≤100mm，符合驗收等級3，為合格。

[1]GB/T11345-1989.鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級[S].

[2]DIN EN 1712-2002.焊縫接頭超聲檢測驗收等級[S].

[3]ASTM E,164-2003.焊接件超聲波接觸法檢測技術(shù)規(guī)程[S].

[4]上海斯耐特?zé)o損檢測技術(shù)培訓(xùn)中心.超聲檢測技術(shù)[G].2007.■