DL／T 330-2021  水电水利工程金属结构及设备焊接接头衍射时差法超声检测

缺欠高度imperfectionheight

方向的某位置，缺欠在z轴投影间的距离最大值

图4缺欠长度L、深度d和高度h

图5非平行扫查、平行扫查和偏置非平行扫查TOFD检测图像

建筑CAD图纸扫查、平行扫查和偏置非平行扫查TOFD检测

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图5非平行扫查、平行扫查和偏置非平行扫查TOFD检测图像（续）

纵向平行扫查longitudinalparallelscan 探头组沿着焊缝方向移动的平行扫查，见图6

纵向平行扫查longitudinalparallelscan

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4.1.1检测人员应在具备安全作业的条件下进行检测；在高空进行操作时，应考虑人员、检测设备器 材坠落等因素，并采取必要的保护措施。 4.1.2环境温度、湿度应满足检测系统的使用要求。 4.1.3检测场所和环境除应符合国家和地方有关环境卫生和劳动保护的法规外，应避免对人体有较大 影响或可能干扰正常操作、观察和判断的场所和环境。 4.1.4若检测场所和环境对检测质量有影响，应采取有效的控制措施，同时监测和记录环境条件；当 环境条件危及检测结果时，应停止检测。

按照本文件进行TOFD检测的人员，应取得电力行业或中国机械工程学会无损检测学会等T 证2级及以上证书。

本文件TOFD检测适用的材料范围参见附录A，其他金属材料的检测在充分考虑材料的几何特 特性及对检测灵敏度影响的前提下可参照执行

检测前应针对被检工件的材质、规格、坡口形式、结构特点、施工环境及本文件的有关要求 则工艺规程或操作指导书。操作指导书推荐格式见附录B。

5.1.1TOFD检测设备应具有线性A扫描显示、超声波发射与接收、数据自动采集和记录、 号分析等功能

5.1.2检测设备性能应满足以下要求

a）A扫描水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%； b）脉冲接收器带宽不应小于探头公称的频率带宽； c）增益应在80dB以上，其步进级不大于1dB，且连续可调： d）数字采样率至少为4倍探头公称频率，若需对原始数据进行数字信号处理，采样率应增加到探 头公称频率的8倍。 .1.3设备其余性能应符合JB/T10061的规定

5.2.1TOFD检测应选用宽频带窄脉冲斜入射纵波探头，探头的公称频率一般为1MHz15MHz。 5.2.2探头可选用单晶片或相控阵探头、非聚焦或聚焦探头。 5.2.3单个探头实测中心频率与公称频率偏差不大于10%；一个探头组中的两个探头应具有相同的尺 寸和公称频率，两个探头中心频率差值应在公称频率的土10%以内。 5.2.4在直通波波幅达到峰值时，直通波波幅在10%以上的周期数不应超过2个。 5.2.5连续发射脉冲的声信号间无干扰产生。

5.3.1扫查装置一般包括探头夹持部分、驱动部分、导向部分和编码器。 5.3.2探头夹持部分应能调整和设置探头中心间距，在扫查时保持探头相对位置不变。 5.3.3编码器应能适应工作环境的要求，保证在检测时能连续正常工作，扫查时能与数据采集同步。 5.3.4扫查装置可采用电动或手动移动，能实施平行扫查和非平行扫查。 5.3.5导向部分应能使探头运动轨迹与拟扫查线保持一致。

5.4数据采集、记录和显示系统

5.4.1应采用自动数据采集装置采集检测数据，原始数据应自动记录且不可更改。 5.4.2能同时显示A扫描信号和B扫描（或D扫描）显示图像。 5.4.3能显示检测设置的主要参数，能实现深度校准、直通波差分、对图像局部缩放、缺欠在高度和 长度方向上起止点的测量，以及数据和图像的输出等功能。 5.4.4用于测量的指针应有拟合功能。 5.4.5应具有检测数据的存取功能

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6.3扫查面盲区高度测定试块

1扫查面盲区高度测定试块用于测定初始扫查面盲区高度，见图8；也可采用其他盲区试块。 2试块材质要求同6.2.2，厚度T≥20mm，矩形槽宽度为2mm，矩形槽的长度不小于100m 彩槽距离钢板上表面最小高度为0mm，最大高度Y不小于10mm，且该矩形槽与钢板上表面成 角α（推荐α=2°~8°）。

6.4声束扩散角测定试块

图8扫查面盲区高度测定试块示意图

6.5.1模拟试块是指含有模拟缺欠的试块，用于特殊工艺检测时的检测工艺验证。 6.5.2模拟试块的材质和外形尺寸应能代表被检工件的特征且满足扫查装置的扫查要求，厚度应为被 验工件厚度的0.9倍～1.3倍且两者间最大差值不大于25mm。 6.5.3模拟试块中的焊接缺欠应采用与被检工件相近的焊接工艺制备或使用以往检测中发现的真实缺欠 缺欠的位置和类型应涵盖常见焊接缺欠的类型。

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注：尺寸偏差不超过土0.05mm，角度偏差不超过土0

9声束扩散角测定试块

7.1应采用适合被检材料的耦合剂。通常使用水、耦合凝胶或软育、润滑脂和油。 7.2为了改善超声耦合效果和保护被检工件，可采用环保润湿剂和防腐剂等添加剂。 7.3被检工件温度低于0℃，应采用防冻耦合剂；被检工件温度高于50℃，应采用特殊的高温耦 合剂。 7.4选用的耦合剂应在一定的温度范围内保证能进行稳定可靠的检测。 7.5仪器校准与检测时应使用相同的耦合剂。

8.1检测技术等级分级

8.1.1检测等级按照质量要求分为A、B两级。 8.1.2A级检测应进行单面扫查，必要时进行双面扫查。 8.1.3B级检测应进行双面扫查。 8.1.4特殊条件下无法实施双面扫查时，应注明原因并进行工艺验证

8.2检测技术等级使用范围

3.2.1A级检测适用于母材厚度小于50mm的一类焊缝和母材厚度小于60mm的二类焊缝。 8.2.2B级检测适用于母材厚度不小于50mm的一类焊缝及母材厚度不小于60mm的二类焊缝， 8.2.3根据工件的材质、结构、使用条件及承受载荷的特殊要求，可选择更为完善的检测工艺。

验测区域应包括焊缝及焊接热影响区，见图10。热影响区宽度应是焊缝两侧各相当于母材厚 的一段区域，该区域最小为5mm，最大为10 mm。

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图10检测区域示意图

9.2.1探头、编码器等移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他影响检测的因素。 9.2.2检测表面应平整，便于探头、编码器等的移动，表面粗糙度应满足检测要求。 9.2.3要求去除余高的焊缝，应将余高打磨到与邻近母材平齐；保留余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边 较大的隆起和凹陷等，应进行适当的修磨，并做圆滑过渡。消除扫查面影响信号采集的因素。 9.2.4平行扫查时应将焊缝余高磨平。

9.3.1当被检工件厚度小于50mm时，可不进行分区。 9.3.2当被检工件厚度大于等于50mm时，应在厚度方向分成若干区域采用不同的探头组进行检测， 当厚度方向可以满足覆盖要求的情况下可以使用相同的探头组。 9.3.3厚度分区和检测参数推荐设置见表1。

表1厚度分区及检测参数推荐设置表

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9.4.1探头选择应保证完全覆盖检测区域和获得最佳的检测效果。 9.4.2检测时推荐使用非聚焦探头，需要改善定量分辨力时宜使用聚焦探头。 9.4.3探头晶片尺寸、中心频率和主声束角度选择见表1，且要求检测工件底面的探头声束与底面检测 区域边界法线夹角不应小于40°。 9.4.4当被检材料晶粒结构有明显变化时，为保证足够的穿透力或提高分辨力宜使用其他频率的 探头。

9.5 PCS 值设置

9.5.1非平行扫查时，不需要分区的工件检测，PCS值设置为使探头组的声束轴线交点位于工件厚度 的2/3处，声束交叉角约为120°～140°；需要分区的工件检测，PCS值设置为使声束交叉点位于每个 检测区域厚度方向的2/3处。 9.5.2对于已知缺欠或疑似缺欠部位的扫查，将PCS值设置为使探头组的声束轴线交点在该部位，声 束交叉角约为110°~120° 9.5.3对两侧母材厚度差大于或等于8mm的焊缝检测，应根据两侧母材厚度分别设置PCS；值（小间距） 和PCS2值（大间距）。

扫查方式一般选用非平行扫查，用于缺欠的快速探测以及缺欠长度、缺欠自身高度和缺欠埋 的测定。

深度的测定。 9.6.2对已发现的缺欠需要确定相对焊缝中心线的偏移量时，应进行平行扫查。 9.6.3底面盲区不符合要求或焊缝两侧母材厚度差大于或等于8mm时，应进行偏置非平行扫查 9.6.4对两侧母材厚度差大于或等于8mm的焊缝进行非平行扫查时，宜使用单探头组进行多次扫查 应优先选择平面侧扫查方式，见图11、图12。 a）单面扫查时，应分别进行PCS对中扫查、PCS2对中扫查和PCS2偏置扫查。 b）双面扫查时，应分别进行PCSL、PCS,对中扫查

图11母材厚度不相等的焊缝检测平面侧扫查方

9.6.5需要做横向缺欠检测时可采用横向非平行扫查，或按照GB/T11345中对接接头B级检测横问显 示的检测要求进行；对已发现的横向缺欠需要确定缺欠在焊缝长度方向的位置时应进行平行扫查。 9.6.6特殊情况下，也可采用其他合适的扫查方式。

9.7 扫查面育区、底面盲区

定试块上进行验证。 9.7.2对于TOFD检测存在的扫查面盲区，宜通过采用窄脉冲宽频带探头、减少PCS值、改变探头参 数及进行双面扫查等方法来减小盲区高度。 9.7.3当扫查面盲区高度大于1mm时，宜采用脉冲反射法超声检测进行补充检测，检测方法及质量评 定应执行相关标准的规定；当底面盲区高度大于1mm时，宜采用偏置非平行扫查。 9.7.4表面检测方法包括磁粉检测、渗透检测或涡流检测，应优先采用磁粉检测。检测及质量评定应 执行相关标准的规定。

扫查步进是指扫查过程中相邻两个A扫描信 检视测副符 设置为根据扫查步进采集信号。 2扫查步进值的设置依据被检工件厚度进行，见表2。

表2扫查步进值的设置

9.9信号平均化处理、脉冲重复频率、数据采集频率的设置

应以获得足够的信噪比和合适的检测速度为原则进行设置

检测前应在工件表面上对扫查起始点和扫查方向予以标识，可在母材上距焊缝中心线一定距离处 画出扫查装置移动的参考线。

.1采用常规探头和耦合剂时，工件的表面温度为0℃～50℃。超出该温度范围，可采用特殊 遇合剂，但应在实际检测温度下的对比试块上进行设置和校准。

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.2检测系统校准时的温度和检测时的实际温度差应控制在20℃之内。超出该温度范围，应 际温度下的对比试块上进行校准和验证其适合性，

10检测系统设置和校准

10.1A扫描时间窗口设置

十检测前应对检测通道的A扫描时间窗口进行设置 1.2A扫描时间窗口至少应包含表1中规定的扫查分区范围，同时应满足如下要求： a）工件厚度不大于50mm时，时间窗口的起始位置应设置为直通波到达接收探头前0.5μs以 上，时间窗口的终止位置应设置为工件底面的一次波形转换波后0.5us以上；同时将直通波与 底面反射波时间间隔所反映的厚度校准为已知的工件厚度值。 b）工件厚度大于50mm时，需要分区检测。首先根据已知的对比试块内的各侧孔实际深度校准 检测设备的深度显示；最上区的时间窗口的起始位置应设置为直通波到达接收探头前0.5us以 上，最下区的时间窗口的终止位置应设置为底面反射波到达接收探头后0.5μs以上；各区的A 扫描时间窗口的起始位置应在厚度方向上依次向上覆盖相邻检测分区深度范围的25%。 C）应采用对比试块验证时

10.2.1检测前应调节A扫描时基线与深度的对应关系。 10.2.2对于直通波和底面反射波同时可见的情况，应将其时间间隔所对应的声程校准为已知的工件厚 度值。工件厚度的深度校准见图13，A扫描信号波形中直通波和底面反射波测量点处相位相反。 0.2.3对于直通波或底面反射波不可见的情况，应采用对比试块进行深度校准。 10.2.4深度校准应保证深度测量误差不大于工件厚度的1%，且不大于0.5mm。

10.3位置编码器的校准

图13工件厚度的深度校准

1检测前和每工作4h应对位置编码器进行校准。当检测人员有怀疑时，应及时校准。 校准时应使扫查装置移动距离不小于500mm，检测设备所显示的位移与实际位移的误差不

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10.4.1检测前应在对比试块或被检工件上设置检测灵敏度。 10.4.2当采用对比试块上的衍射体设置灵敏度时，应将检测厚度范围内较弱的衍射体信号波幅设置为 满屏高的40%～80%，并在检测时进行表面耦合补偿。 10.4.3在被检工件上设置灵敏度时要求如下： a）一般将直通波的波幅设定到满刻度的40%～80%； b）受工件表面状况的影响，不能利用直通波校准时，可将底面反射波幅设定为满刻度，再增益 18dB~30dB; c）当工件厚度大于50mm时，可将对比试块上横孔的波幅设定到满刻度的40%～80%作为起始 灵敏度； d 当直通波和底面反射波均不可用时，可将材料的晶粒噪声设定为满刻度的5%～10%作为检测 灵敏度。

10.5检测设置和校准的复核

10.5.1检测结束时或检测过程中每4h应对检测设置进行复核。当检测人员认为有怀疑时，应及时校准。 10.5.2若初始设置和校准采用了对比试块，应在同一试块上进行复核。若在工件上设置和校准，应在 工件上同一部位进行复核。 10.5.3若复核时发现检测设置和校准的参数偏离， 则按表3的规定执行。

非平行扫查和偏置非平行扫查 取最大厕差不超过 10%。

最大扫查速度，单位为毫米每秒（mm/s）： fPRF 激发探头的脉冲重复频率，单位为赫兹（Hz）； 扫查步进值，单位为毫米（mm）； N一一信号平均次数。 1.3分段扫查时，相邻段扫查区的重叠范围不应小于25mm。 1.4当直通波、底面反射波、材料晶粒噪声或波形转换波的波幅降低12dB以上或怀疑耦合不良时， 应重新扫查该段区域；当直通波满屏或晶粒噪声波幅超过满屏高20%时，则应降低增益并重新扫查。

12.1检测数据的有效性评定

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12.1.1分析数据之前，应对所采集的数据进行有效性评定。 12.1.2数据丢失量不得超过每次扫查数据量的5%，且不允许相邻数据连续丢失。原始数据不得有修 改、黏接的痕迹。 12.1.3扫查数据应保证声束足以覆盖检测区域，在分段扫查时其重叠范围应满足11.3的要求。 12.1.4根据超声信号的相位判断缺欠的上、下端点，若因信噪比太小而无法判断相位时，则检测数据 无效。 12.1.5若所获得的数据无效，应采取纠正措施，重新进行扫查直至数据符合要求

12.2非相关显示的确定

2.2.1对于有显示的TOFD图像应区分相关显示或非相关显示。 2.2.2应按以下步骤确定非相关显示是由工件结构或者材料冶金组织的偏差所引起的： a）查阅加工和焊接文件资料； b）绘制衍射体的坐标，提供可显示出衍射体位置和表面不连续的横截面展示图； c）根据现有检测工艺规程对包含衍射体的区域进行验证； d）可辅助使用其他无损检测技术进行确定。 2.2.3非相关显示应记录其位置和TOFD图像。 2.2.4因母材引起的非相关性显示，母材合格标准以相关材料标准为准

12.3相关显示的分类

DB11标准规范范本12.3.2表面开口型缺欠显示可分为如下3类：

a）扫查面开口型：该类型显示为直通波的减弱、消失或变形，且仅可观察到一个缺欠下端点产生 的衍射信号，且与直通波同相位， b）底面开口型：该类型显示为底面反射波的减弱、消失、延迟或变形，且仅可观察到一个缺欠上 端点产生的衍射信号，且与直通波反相位。 c）穿透型：该类型显示为直通波和底面反射波同时减弱或消失，沿壁厚方向产生多处衍射信号。 2.3.3埋藏型缺欠显示一般不影响直通波或底面反射波的信号。埋藏型缺欠显示可分为如下3类： a）点状显示：该类型显示为单个双曲线弧状，且与拟合弧形光标重合，无可测量长度和高度。 b） 细长显示：该类型显示为细长状，无可测量高度 c 条状显示：该类型显示为长条状，可见上、下两端点产生的衍射信号，且靠近底面处端点产生 的衍射信号与直通波同相位，靠近扫查面处端点产生的信号与底面反射波同相位。 2.3.4难以分类的显示：对于难以按照12.3.2和12.3.3进行分类的显示，可采用其他检测方法进行进 一步检测、分析和确认。

2.4.1在x轴上位置的确定：根据位置编码器定位系统对缺欠沿焊缝的位置进行定位。 2.4.2在z轴上位置的确定：对于表面开口型缺欠显示，通常只有上或下端点的衍射波，通过 点衍射波与直通波（或底面反射波）的相位关系确定其上（或下）端点，按附录D中公式（D

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算或由仪器直接读出。 12.4.3对于埋藏型缺欠显示环保标准，其上端点产生的衍射波与直通波反相位且与底面反射波同相位， 定缺欠端点的衍射波与直通波间的传播时间差t，按附录D中公式（D.3）计算或由仪器直接读