ICS 77.040.20 CCS H 26
gP
中华人民共和国国家标准
GB/T41966—2022
无缝钢管相控阵超声检测方法
Ultrasonic phased array testing method for seamless steel tubes
2023-07-01实施
2022-12-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T41966—2022
目 次
前言引言 1范围 2 规范性引用文件 3
术语和定义 4 通用要求 5 检测设备 6
试块检测方法
1 8 检测设备设置 9 检测程序 10 验收 11 记录和报告附录A（规范性） 规定壁厚与外径之比大于0.2的钢管的纵向缺欠检测方法附录B（资料性） 斜向缺欠的超声检测
5
00
附录C(规范性) 声束轴向等效宽度测定方法附录D（规范性） 声束周向等效宽度测定方法
9
10 GB/T41966—2022
前 言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本文件起草单位：武汉中科创新技术股份有限公司、中国石油物资有限公司、山西太钢不锈钢钢管
有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、武汉市德华测试工程有限公司、 湖北工业大学、清华大学、宝丰钢业集团有限公司。
本文件主要起草人：王子成、林光辉、刘海平、张琳、张建卫、董莉、杨浪、宋小春、黄松岭、韩士丰、 韩志雄、桂琳琳、郭建龙、郭雷、刘光磊、涂君、薛建忠、金耀辉、李羽可。 GB/T 41966—2022
引言
无缝钢管作为特种设备压力管道的重要元件，主要应用于钢管制造、电力、化工设备制造和石油天然气输送管道铺设等行业。本文件是为了大力推广无缝钢管相控阵超声检测技术而制定的。
在无缝钢管无损检测领域内，常规单(双)晶回波检测技术难以兼顾声束宽度和分辨率，因此存在检测效率低、声束难以达到100%覆盖、检测角度和聚焦深度难以改变等问题。相控阵超声检测技术用电子扫描取代部分机械扫查和晶片几何拼接，显著降低了扫查机械的复杂性，大幅度提高了超声扫查灵敏度的一致性和系统信噪比，缩短了系统调试时间，提高了超声无损检测的能力和可达性。
本文件的制定有利于提高无缝钢管的检测效率和检测能力，推动无缝钢管无损检测技术的进步。
Ⅱ GB/T41966—2022
无缝钢管相控阵超声检测方法
1范围
本文件规定了无缝钢管相控阵超声检测的仪器和设备、试块、检测方法、设备设置、检测程序、验收、 记录和报告。
本文件适用于外径不小于6mm且壁厚与外径之比不大于0.2的无缝钢管（以下简称“钢管”)缺欠的相控阵超声检测。
注：本文件所规定检测方法主要用于检测破坏了钢管金属连续性的缺欠。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T5777一2019无缝和焊接（埋弧焊除外）钢管纵向和/或横向缺欠的全圆周自动超声检测 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/T20490 承压无缝和焊接（埋弧焊除外）钢管分层缺欠的超声检测 GB/T 20737 7无损检测通用术语和定义 GB/T32563无损检测超声检测相控阵超声检测方法 NB/T47013.15承压设备无损检测第15部分：相控阵超声检测 YB/T4082钢管、钢棒自动超声检测系统综合性能测试方法 ISO11484钢材产品雇主的无损检测人员资格鉴定体系（Steelproducts—Employer'squalifi-
cation system for non-destructive testing(NDT)personnel)
ISO18563-1：：无损检测超声相控阵设备的特征和验证第1部分：仪器（Non-destructive testing Characterization and verification of ultrasonic phased array equipment-Part 1:Instruments)
ISO18563-2无损检测超声相控阵设备的特征和验证第2部分：探头（Non-destructive testing Characterization and verification of ultrasonic phased array equipment-Part 2:Probes)
3术语和定义
GB/T12604.1、GB/T20737、GB/T32563和NB/T47013.15界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1
相控阵图像phasedarrayimage 相控阵超声采集数据的不同显示形式。 注：常见模式有A-显示、L-显示、C-显示、D-显示等。
3.2
相控阵信号 phased array signal 需评定的相控阵图像或波形。
1 GB/T41966—2022
3.3
周向扫查circumferencescanning 相控阵探头晶片沿钢管轴向排列，探头沿钢管圆周方向移动扫查，以获得并记录声束覆盖范围内钢
管检测信息。 3.4
周向横波 circumferential shear wave 沿钢管圆周方向传播的横波。
3.5
轴向横波 axial shear wave 沿钢管轴向方向传播的横波。
3.6
仪器重复频率 instrument repetition frequency 相控阵仪器激发和接收超声信号的频率。 注：仪器重复频率受到声波在扫描范围内往复传输时间和数字系统处理时间限制，且避免幻象信号的产生。
3.7
扫描声束重复频率 scanning beam repetition frequency 扫查位置/角度声束激发和接收超声信号的频率。 注：扫描声束重复额率计算方法见式(1)。
feff
f rep = N
·(1 )
式中： frep— 扫描声束重复频率，单位为赫兹（Hz)； f——仪器重复频率，单位为赫兹(Hz)； N—相控阵每个合成波形的扫描线数。
3.8
声束轴向等效宽度 equivalent axial width of sound beam 等效在钢管表面沿轴向移动距离的声束宽度。
3.9
声束周向等效宽度 equivalent circumferential width of sound beam 等效在钢管表面沿周向移动距离的声束宽度。
4通用要求
4.1除非产品标准另有规定或供需双方协商同意，检测应在钢管所有主要生产工序（轧制、热处理、冷和热加工、定径和矫直等)操作全部完成后进行。 4.2被检测的钢管应有足够的平直度以保证检测的有效性。表面应没有影响检测可靠性的外来异物。 4.3应选用耦合效果良好且无损于钢管表面的耦合介质。 4.4检测应由按照GB/T9445、ISO11484或等效标准经培训合格的操作人员进行，并由经雇主任命的有资格的人员监督。在由第三方检测的情况下，此项应由供需双方协商。 4.5本方法一般用于纵向缺欠的检测。按照合同要求或双方协商确定，可检测横向、分层、斜向缺欠。 经供需双方协商，按附录A的规定进行壁厚与外径之比大于0.2的钢管的缺欠检测。
2 GB/T 41966—2022
5 5检测设备
5.1.检测仪器
检测仪器应按照ISO18563-1进行性能测试与验证，周期宜为12个月。自动检测时，仪器通道数应不小于16/64。 5.2.探头
探头应按照ISO18563-2进行性能测试与验证，周期宜为12个月。自动检测时，晶片数量应不小于64。 5.3检测系统 5.3.1检测系统应满足以下要求：
a）通道灵敏度波动不大于9dB
使用中的相控阵探头如出现坏晶片，可在选择激发孔径范围时设法避开坏晶片；如无法避
b)
开，则要求在扫查使用的每个声束组中，损坏晶片不应超过使用晶片总数的12.5%，且没有连续损坏晶片；如果晶片的损坏超过上述规定，可通过仿真软件计算且通过试块测试，确认坏晶片对声场和检测灵敏度、信噪比无明显不利影响，才允许使用；补偿后合成声束灵敏度波动不大于2dB；
d) 检测系统应能同步记录检测数据和探头扫查位置。 注：合成声束是指激发孔径以聚焦法则发射和接收的超声波束。
5.3.2 自动检测设备应按照YB/T4082进行综合性能测试，测试周期宜为12个月。
6试块
6.1对比样管 6.1.1对比样管用途、材料、尺寸和工艺状态应符合GB/T5777一2019的规定。 6.1.2 2人工纵向缺陷和横向缺陷的设置、尺寸和加工工艺应符合GB/T5777一2019的规定。 6.1.3 3人工分层缺陷的设置、尺寸和加工工艺应符合GB/T20490的规定。 6.1.4人工斜向缺陷的设置、尺寸和加工工艺参见附录B。 6.2声束校准试块 6.2.1声束校准试块用于测试声束的周向和轴向宽度，其规格和材料应符合6.1.1的要求。 6.2.2设置一个直径1.6mm竖通孔或半通孔人工缺陷，用于测试周向横波声束的轴向宽度和轴向横波声束的周向宽度，以及测试斜向横波声束的轴向和周向宽度，按照附录C和附录D。 6.2.3_设置内壁和外壁人工纵向缺陷各一个，尺寸参考6.1.2，用于测试周向横波声束的周向宽度，见附录D。 6.2.4设置内壁和外壁人工横向缺陷各一个，尺寸参考6.1.2，用于测试轴向横波声束的轴向宽度，见附录C。 6.2.5 5设置人工分层缺陷3个，尺寸参考6.1.3，用于测试径向纵波声束的周向宽度和轴向宽度。
3 GB/T 41966—2022
7检测方法
7.1一般要求 7.1.1应采用超声波横波技术检测纵向、横向以及斜向缺欠，采用纵波直入射技术检测分层缺欠。 7.1.2检测过程中钢管与探头应相对运动，以便扫查整个钢管表面，检测覆盖率由探头声束宽度计算。 检测过程的相对移动速度变化应不超过士10%。钢管两端有一段较短的长度不能被检测到。任何未检测到的管端应按照适当的产品标准要求进行处理，应符合GB/T5777一2019附录B的规定。 7.1.3检测频率应在1MHz～15MHz，根据钢管尺寸、材料和等级要求选择。 7.1.4除非供需双方另有协议，纵向缺欠应采用顺时针和逆时针两个方向进行检测，横向缺欠应采用前和后两个方向进行检测，斜向缺欠应采用两个相对方向进行检测。 7.2相控阵超声轴向电子扫查方式 7.2.1主动孔径应不大于30mm，当验收等级为GB/T57772019表1中规定的U1且钢管外径不大于50mm时，主动孔径宜不大于15mm。 7.2.2电子扫查步进量应不大于声束轴向等效宽度的一半。声束轴向等效宽度的测定方法按照附录C 执行。 7.2.3非主动孔径可具有聚焦特性。检测纵向缺欠时，非主动孔径方向探头应具有合适的自然入射角或偏心距（水浸法）。 7.2.4检测横向缺欠时，主动孔径方向声束应具有合适的轴向人射角。 7.2.5自动检测时，周向扫查速度应满足式(2)要求，声束周向等效宽度的测定方法按照附录D执行。
1
.f ×w.
..(2)
.
式中： U. frep—单个电子扫描声束重复频率，单位为赫兹(Hz); w。—声束周向等效宽度，单位毫米(mm)。
周向扫查速度，单位为毫米每秒（mm/s）；
7.3相控阵超声周向电子扫查方式 7.3.1非主动孔径应不大于25mm，当验收等级为GB/T5777一2019表1中规定的U1且钢管外径不大于50mm时，非主动孔径宜不大于12.5mm。 7.3.2电子扫查步进量应不大于声束周向等效宽度的一半。主动孔径可具有相位控制聚焦特性。 7.3.3检测纵向缺欠时，主动孔径方向声束应具有合适的入射角或偏心距（水浸法）。 7.3.4检测横向缺欠时，非主动孔径方向声束应具有合适的自然轴向人射角。自动检测时，轴向扫查速度应满足式(3)要求。
UI≤ frep Xw
..(3)
式中：
轴向扫查速度，单位为毫米每秒（mm/s）；
f rep 单个电子扫描声束重复频率，单位为赫兹（Hz)；
声束轴向等效宽度，单位毫米（mm）。
wI
4