ICS 77.040. 20 H 26
YS
中华人民共和国有色金属行业标准
YS/T11882017
变形铝合金铸锭超声检测方法 Ultrasonic inspection of wrought aluminium alloy ingots
2017-07-07发布
2018-01-01实施
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YS/T1188—2017
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)提出并归口。 本标准起草单位：山东南山铝业股份有限公司、东北轻合金有限责任公司、国家有色金属质量监督检
验中心、西南铝业（集团)有限责任公司、山东充矿轻合金有限公司、辽宁忠旺集团有限公司、北京有色金属与稀土应用研究所、中国铝业股份有限公司西北铝加工分公司、广东省工业分析中心、新疆众和股份有限公司、天津市锅炉压力容器技术发展有限公司。
本标准主要起草人：吕正风、吕新宇、张晓霞、张伦兆、霍庆利、邱新东、张秀菊、刘浩、韩世涛、齐岳峰、 石常亮、张博南、白永冰、刘海龙、金克、王胜、李承旭、赵子颖。 YS/T1188—2017
变形铝合金铸锭超声检测方法
1范围
本标准规定了变形铝合金铸锭超声波检测方法的术语和定义、方法概述和检测人员、检测环境、检测设备、材料、试样、检测技术与参数设定要求，及验收标准、检测方法和不连续性的评定方法、检测标识、检测记录、检测报告和应用说明等内容。
本标准规定的超声波脉冲反射式水浸法、接触法适用于变形铝合金铸锭内部不连续性的检测，适用的铸锭尺寸规格如下：
一厚度不大于620mm的铝合金扁铸锭；一直径不大于620mm的铝合金圆铸锭；一外径不大于620mm的空心锭。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T6519变形铝、镁合金产品超声波检验方法 GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证 GB/T12604.1无损检测术语超声检测 GB/T18694无损检测超声检验探头及其声场的表征 GB/T18852无损检测超声检验测量接触探头声束特性的参考试块和方法 JB/T9214无损检测A型脉冲反射式超声检测系统工作性能测试方法 JB/T10061A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件
3术语和定义
GB/T12604.1界定的术语和定义适用于本文件。 4方法概述
超声波通过耦合剂在被检试样中传播遇到不同声阻抗介质的界面将产生反射波和（或）折射波被探头接收，探头中的压电晶片将接收到的超声波转换为电脉冲信号传输到超声检测仪中，调整仪器参数，与规定对比试块上的参考反射体回波信号进行比较，评定被检试样的质量。 5检测人员
5.1从事超声波检测人员应获得国家认可的认证机构颁发的人员资质等级证书。 5.2超声波检测人员只能从事与其检测方法和技术等级资质相应的技术工作。
6检测环境
6.1检测现场的温度及湿度以不影响超声波检测的稳定性和可靠性为原则。 6.2检测现场以不影响超声波检测人员正确操作、结果评定为原则，应安全、光线适度，不应在强磁、震
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动、高频、灰尘大、机械噪声大、有腐蚀性气体的环境中进行检测。 7检测设备与材料 7.1对比试块 7.1.1对比试块用于调试检测系统灵敏度、检测范围及评定不连续性当量大小和位置，保证检测结果的再现性。 7.1.2对比试块选材、检测、制作、标识、测试等要求应符合附录A的规定。有其他特殊要求，应由供需双方协商确定。 7.1.3对平表面对比试块在初次使用前或至少每年应进行超声响应曲线测试并与初始测试曲线相比较，应有测试记录。曲面对比试块校验频次及方法应经供需双方协商确定。 7.1.4直径小于250mm的空心锭、圆铸锭，检测基准灵敏度应选用与被检试样曲率半径相同或相近的对比试块进行调试；当被检试样直径不小于250mm时，经供需双方协商，可采用平面对比试块并确定曲面修正补偿。 7.1.5对比试块应按标识进行定置管理，使用后应立即清洁、干燥，避免受损伤和腐蚀。 7.2探头 7.2.1探头测试应满足GB/T18694和GB/T18852标准要求。 7.2.2所选用的探头应满足铸锭检测和验收质量要求，声能指向性好、分布均匀、抗干扰能力强，不应有明显的副瓣，应有制造商、检测频率、晶元尺寸、编号及其他参数标识，应有出厂测试合格证。 7.2.3探头使用频率应在2MHz～10MHz范围内选择，并保证超声波具有最佳的穿透能力和分辨力，在检测范围内应有较高的检测信噪比。检测频率选择应能有效检出、分辨和评定不连续性。如需要选用其他频率，应由供需双方协商确定。 7.2.4探头压电晶片直径（或矩形长边）宜在9.5mm～25.4mm范围内选择。若使用直径（或矩形长边)大于25.4mm的纵波直探头时，应能证明探头和仪器的组合性能能够满足或优于检测要求并符合下述条件：
a) 当使用对比试块进行设备校验和检测灵敏度调整时，应使有效声束完整地、均匀地处在对比试
块的检测面上（不应有侧壁响应），该方法所使用的对比试块的直径或短边尺寸不应小于附录A 中的要求。
b）应使用GB/T6519中要求的$1.2mm平底孔纵波对比试块进行探头均匀性测试，沿着探头直
径或纵轴，在主声束范围内，声束均匀性应在平底孔的平均幅值响应的士10%范围之内。 在检测规程中应当建立一种方法，确定主声束灵敏度分布图，找出最低灵敏区域的方法。在所
c）
用的DAC曲线的每个位置，利用探头灵敏度最低的区域，确定检测灵敏度，
7.2.5评定不连续性时，所选择的探头应使不连续性处在超声场的远场或在近场的后半区或在聚焦型探头的聚焦区。 7.2.6应根据被检试样的几何形状、检测厚度、表面状态及要检出不连续性当量的最小值和种类、表面分辨力等选择合适的探头。 7.2.7如需采用其他专用探头，探头形状、尺寸、技术性能及检测方法应由供需双方协商确定。 7.2.8探头应按标识进行定置管理，使用后应进行清洁、干燥处理。 7.3超声检测仪 7.3.1超声检测仪最低使用性能应满足GB/T6519标准中关于超声波检测仪的测试要求。 7.3.2超声检测仪应具有声光报警、阅值设定和A扫或B扫或C扫图存储和输出功能，应具有发射功率强、声穿透能力强、抗干扰能力强、电噪声低、增益范围大、稳定性好和检测信噪比高等特性，水浸检测 2 YS/T1188—2017
时，应有距离增益自动补偿功能。 7.3.3超声检测仪检测频率推荐使用范围为2MHz10MHz，如有其他要求应经供需双方协商确定。 7.3.4超声检测仪在检测频率和要求的检测灵敏度下，具有对所接收的脉冲进行稳定线性放大能力。 7.3.5超声检测仪重复频率的可调范围应满足检测要求， 7.3.6超声检测仪与探头组合性能应能满足被检试样检测要求。 7.3.7新购买的超声检测仪应有编号、型号及制造厂家名称，应有检定合格证，在初次使用前及每年都应进行校准。若仪器进行维修或任何影响仪器超声响应特性的零件/部件更换后，在重新投人使用前，应对该仪器进行重新校准，每次校准的数据应保存备查，只有校准合格的仪器方可进行试样检测。 7.3.8用来对超声检测仪进行校准的所有设备都应有可追溯性，应满足仪器校准要求。 7.3.9在信号幅值调整到显示屏满刻度50%的情况下，线电压波动引起的信号幅值变化不应超过显示屏满刻度的士2.5%。 7.4水浸检测装置 7.4.1一般要求
水浸检测装置是指满足水浸检测使用的水槽或给水装置、龙门架、机械臂、自动检测机械传动装置、 水层跟踪装置、上下料机构及电气控制等全部(或部分)组合。其水浸检测装置应使被检试样平稳地传到检测位置，超声波声束能有效传人被检试样中、抗干扰能力强、操作方便、使用安全、运行稳定可靠。 7.4.2水槽或给水装置 7.4.2.1承装被检试样的水槽应使被检试样完全浸入水中，使水层厚度满足检测要求，并使探头有足够的活动空间，在水槽中安全平稳运行。 7.4.2.2给水装置应能浸没被检试样检测部位，使声束充分有效地传入被检试样中，使水层厚度满足检测要求。 7.4.2.3水循环过滤系统应将影响检测过程的悬浮颗粒、灰尘和其他杂质过滤掉，保持水质清洁。 7.4.3龙门架和机械臂 7.4.3.1龙门架和机械臂应具有高精度运动系统，具有足够强度的双臂龙门架跨接安装在水槽两侧或单臂龙门架安装在水槽一侧，可对机械臂起到充分的支撑作用，使龙门架在X方向平稳运动，机械臂安装在龙门架上，可进行Y方向运动，并能平滑准确地将探头定位于所需要的位置上，探头架安装在机械臂上，可进行Z方向运动，用于调试水层距离。X轴、Y轴、Z轴移动偏差不应大于土2.0mm，探头定位误差应在士1.27mm范围内。 7.4.3.2应有探头偏转角度调节装置，使声束入射角达到检测需求，角度偏转误差小于士1° 7.4.3.3轴的运动不应产生振动和晃动。 7.4.3.4机械运动轴应每年进行一次传动精度及传动稳定性测试，满足7.4.3.1～7.4.3.3的要求，测试结果应保存。 7.4.4自动检测机械运动装置和探头跟踪装置
自动检测机械传动、转动装置应保证传动和转动是匀速运动，不应使被检试样产生晃动和偏心。探头跟踪装置应使探头在动态检测时，保持声束轴线垂直入射检测面不发生偏离，水层距离保持稳定。 7.5接触法检测用探头固定夹具
接触法检测如使用探头固定夹具，检测灵敏度不应发生变化，不应影响检测结果的一致性 7.6耦合剂 7.6.1水浸法使用的耦合剂应采用无气泡、无杂质、清洁的室温水，经供需双方协商确定，可在水中加入适量的防蚀剂或润湿剂。应确认，所有添加剂应对设备、被检试样及相关装置无腐蚀和损害。 7.6.2水层厚度设定应使二次界面波出现在被检铸锭底面回波之后，灵敏度调试、被检试样的检测、不
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连续性当量的评定所对应的水层厚度应相同。 7.6.3接触法使用的耦合剂应纯净，不应有其他杂质，透声性好，对被检试样、探头及人体无伤害。耦合剂黏度及表面润湿性应根据被检试样表面粗糙度选择，应使声能很好地传人被检试样中。 7.6.4灵敏度调试、被检试样的检测及不连续性评定使用的耦合剂应相同。
8试样
8.1被检试样应在均匀化处理后进行超声检测。 8.2被检试样检测面应清洁、光滑、平直、无影响检测的表面伤痕，检测前应检查被检试样表面状况是否满足检测要求，对不符合检测要求的表面应进行表面处理。被检试样的温度应在22℃士15℃范围内。 8.3被检试样表面粗糙度（R.)应优于6.3μm。被检试样声束入射面的几何形状及检测表面粗糙度应与对比试块声束入射面相同或相近，有影响时，应加以修正补偿。 8.4被检试样进行超声波检测时，信噪比不应小于6dB。 8.5被检试样检测盲区要求应由供需双方协商确定，并在订货单(或合同)中或技术协议中注明。 8.6被检试样检测结束后，应对检测面进行清洁、干燥处理，按要求摆放。 9检测技术与参数设定 9.1检测技术 9.1.1被检试样在检测前，应按本标准要求，编制检测规程或检测工艺卡，其编写内容应至少涵盖附录 B的规定。 9.1.2采用超声波纵波水浸法或接触法检测技术对被检试样进行检测，优选水浸检测技术。 9.1.3验收质量要求高的空心锭和圆铸锭，应采用水浸聚焦探头进行检测，如需方有特殊要求，可采用分区聚焦检测。 9.1.4经供需双方协商确定，当一种探头一次检测不能达到检测要求时，应采用两种探头或两种以上探头进行附加检测。 9.1.5如需方有特殊要求，经供需双方协商确定，采用超声波横波检测技术进行附加检测，应在检测规程或检测工艺卡中详细说明检测程序和验收标准。 9.2检测面 9.2.1扁铸锭主检测面为铸锭的上表面，圆铸锭和空心锭主检测面为铸锭的圆周面，如有其他要求应由供需双方协商确定。 9.2.2对检测面应进行100%扫查，并有声束重叠。 9.3距离-波幅曲线
如使用DAC曲线进行检测时，应按验收标准要求，选择一组同孔径不同埋藏深度（简称埋深平底孔纵波对比试块，测其埋深不同的平底孔反射波高为显示屏满刻度的80%，记录测试参数，制作距离-波幅曲线。 9.4检测基准灵敏度调试 9.4.1试块比较法灵敏度调试 9.4.1.1根据验收标准要求及被检试样检测范围，按7.1选择一组与验收等级相一致的平底孔对比试块进行基准灵敏度调试，至少选择三个不同埋深平底孔对比试块，调试仪器参数，设定检测基准灵敏度。 9.4.1.2第一个对比试块平底孔埋深应不大于被检试样上盲区；第二个对比试块平底孔埋深应为被检试样检测范围的一半；第三个对比试块平底孔埋深应不小于被检试样最大检测范围。 9.4.1.3调试超声检测仪相关参数，分别对三个对比试块进行扫查，移动探头的位置，找平底孔最大反 4 YS/T1188—2017
射波，调节增益，使来自任一对比试块中平底孔的反射波高至少为显示屏满刻度的80%，在检测范围内以平底孔反射波高最低的对比试块进行调试，将其调为显示屏满刻度80%，并以此灵敏度为检测基准灵敏度。也可按9.3制作距离-波幅曲线调试检测基准灵敏度，应在被检试样的最大检测范围内确定一个最低响应的对比试块，使最低响应的对比试块平底孔反射波高为显示屏满刻度的80%，此时的灵敏度为检测基准灵敏度。 9.4.1.4被检试样为圆铸锭或空心锭时，检测基准灵敏度调试选用的对比试块应满足7.1.4要求，根据验收标准要求选择相应的平底孔直径及埋深进行灵敏度调试，找不同埋深平底孔的最大反射波，调试仪器灵敏度，使其中一个最低平底孔反射波高为显示屏满刻度的80%，此时的灵敏度为检测基准灵敏度。 9.4.1.5如使用DAC曲线自动增益补偿功能进行检测时，按9.3制作距离-波幅曲线为检测基准灵敏度曲线。应按9.12要求对距离-波幅曲线进行校验，校验点不少于三点，若反射波高与原距离波幅曲线相差士10%以上时，应重新对探头进行DAC曲线测试。 9.4.2计算法灵敏度调试 9.4.2.1适用范围
当被检试样检测厚度大于3倍的近场长度时，可采用计算法进行检测基准灵敏度调试和不连续性评定。计算法基准灵敏度调试不适用于水浸自动检测。 9.4.2.2试块计算法
根据验收要求将某一对比试块中的平底孔作为参考反射体进行检测灵敏度调试。将该平底孔反射波高调整为显示屏满刻度的80%，在此基础上调增益△dB为检测基准灵敏度。△dB按式（1)进行计算。
AdB=40lg X.c
Xod
.....(1)
式中： Φo检测灵敏度应检出的平底孔直径尺寸，单位为毫米（mm）； X。—检测灵敏度应检出平底孔的埋深，单位为毫米（mm）； Φ。—对比试块平底孔直径尺寸，单位为毫米（mm)； X。—对比试块平底孔尺寸埋深，单位为毫米（mm）。
9.4.2.3底波计算法
上下面相互平行且较平整的被检试样，可将被检试样的下表面作为参考反射体进行检测基准灵敏度调试，根据被检试样厚度、检测面，选择检测频率和探头尺寸，使声束垂直入射检测面，调试超声检测仪相关参数，获得最大底波反射，对被检试样进行不同部位测试，测试点分布应具有代表性，不少于9点，使最低响应为显示屏满刻度的80%，在此基础上调增益△dB为检测基准灵敏度，△dB按式(2)进行计算。
dB=20lg 元0X 2X
..........(2)
式中： XB被检铸锭厚度，单位为毫米(mm)；入一波长，单位为毫米（mm）。
9.5扫查灵敏度
在信噪比大于6dB的情况下，可在检测基准灵敏度基础上增加1dB～10dB作为扫查灵敏度，应保证上盲区检测分辨力，如有特殊要求，应经供需双方协商确定。 9.6重复频率
重复频率的设定应避免产生影响检测的幻影回波及检测信号丢失现象，在检测过程中，应根据被检
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试样厚度和扫查速度，确定重复频率。 9.7扫查步进
根据验收标准要求，在检测范围内，选最小有效声束，其最大扫查步进为最小有效声束的80%。当提高扫查灵敏度时，扫查步进比上面规定的宽一些是允许的。 9.8有效声束宽度测试 9.8.1有效声束宽度是在一组验收等级要求的平底孔对比试块上进行测试，通过测定总横向距离来确定每个探头的有效声束宽度，按9.8.2要求进行测量。有效声束宽度最少在三个同孔径不同埋深平底孔对比试块上进行测试，三个平底孔埋深应涵盖在检测范围内的1/4、2/4、3/4深度。 9.8.2声束垂直入射检测面，探头放在对比试块上，获得来自平底孔的最大响应，调节增益使其波高为显示屏满刻度的80%。将探头向一侧移动，直到超声响应幅值降至显示屏满刻度的40%，然后向反方向移动探头，越过最大响应，直到响应幅值再次降至显示屏满刻度的40%，此时探头两中心点的距离，即为该声程下有效声束宽度。应对探头两个垂直方向分别进行有效声束测试，取最小值。 9.8.3应对每个探头进行有效声束宽度测试，当检测范围发生变化或设备发生变动或水层发生变化时，应重新测试探头有效声束宽度。 9.9传输修正 9.9.1如在对比试块与被检试样之间存在声传输特性的差异时，应使用传输修正技术，补偿可能存在于对比试块和被检试样之间在声波传输特性上的差异。当被检试样检测面与底反射面互相平行时，修正方法可通过选择一个厚度略小于或等于被检试样厚度的对比试块来确定传输修正值，测试对比试块底面反射波幅值与被检试样底面反射波幅值的分贝差，为传输修正值。 9.9.2根据被检试样几何形状，对具有代表性的位置进行底波超声响应测试，测试点不少于9点，并用最低响应与来自对比试块的底波响应做比较，在完成初始基准灵敏度校验之后，应进行传输修正。 9.9.3若对比试块与被检试样测得的底波反射的超声响应差值小于4dB，则无需进行修正，若二者之间的差值大于10dB或修正后信噪比小于6dB，则所选择的对比试块不适用。 9.9.4如需方有其他要求，经供需双方协商确定，可选择某一传输修正方法进行修正。 9.10扫查速度
扫查速度应满足被检试样在规定验收标准中能有效检出最小不连续性。扫查速度不应超过校验时对比试块上有效检出所有不连续性而使用的最大速度，手动检测时的扫查速度应不大于150mm/s。 9.11值 9.11.1阅值设定高度不应大于验收标准要求的最小平底孔超声响应幅值的50%。 9.11.2对超过值的所有显示进行最大化显示和评定。 9.12灵敏度校验
在每次检测之前和检测结束后、仪器设置或仪器模块发生任何变化以及连续操作期间每4个小时都要对系统基准灵敏度进行校验，如果校验后灵敏度增加，只有那些在此期间发现的不连续性超声显示需要进行重新评定。若灵敏度降低超过10%，则需根据9.4要求重新进行检测基准灵敏度设定。应对上一次基准灵敏度调试后检测的所有试样在正确的基准灵敏度下重新进行检测。确定基准灵敏度校验周期，可认为同规格、同材质的被检试样验收标准相同的检测是连续操作。 10验收标准
超声波检测质量等级分为五级，如表1所示。具体验收要求应供需双方协商确定，并在订货单（或合同)中注明。 6