ICS,19.100 J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T31213.3-—2014
无损检测 铸铁构件检测第3部分：声发射检测方法
Non-destructive testing-Testing of cast iron equipments and components-Part 3 : Test method for acoustic emission
2015-05-01实施
2014-09-03发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T31213.3—2014
前言
GB/T31213《无损检测铸铁构件检测》分为三个部分：
第1部分：超声检测方法；第2部分：声超声检测方法；第3部分：声发射检测方法。
一
本部分为GB/T31213的第3部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56)提出和归口。 本部分起草单位：中国特种设备检测研究院、北京航空航天大学、保定市特种设备监督检验所、河北
大学、杭州市特种设备检测院、河南省锅炉压力容器安全检测研究院、北京声华兴业科技有限公司、北京科海恒生科技有限公司、硕德（北京）科技有限公司。
本部分主要起草人：沈功田、吴占稳、李丽菲、高广兴、景为科、梁琳、藏福恒、贡东军、王鹤萤、 盛水平、孔祥夷、王珊珊、张君娇、苑一琳、刘时风、段庆儒、香勇。
I GB/T31213.3—2014
无损检测铸铁构件检测第3部分：声发射检测方法
1范围
GB/T31213的本部分规定了铸铁构件的声发射检测方法和结果分级与评价。 本部分适用于在用铸铁构件（包括铸铁烘缸、铸铁管道元件、铸铁阀门、铸铁结构件等）活性缺陷的
声发射检测与监测。
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/T9445 无损检测 人员资格鉴定与认证 GB/T12604.4 无损检测术语声发射检测 GB/T18182 金属压力容器声发射检测及结果评价方法 GB/T 19800 无损检测 声发射检测 换能器的一级校准 GB/T 19801 无损检测 声发射检测 声发射传感器的二级校准 GB/T20737 无损检测 通用术语和定义 GB/T26644 无损检测 声发射检测总则 GB/T31213.1 无损检测铸铁构件检测第1部分：超声检测方法 NB/T47013.2 承压设备无损检测 1第2部分：射线检测 NB/T47013.4 承压设备无损检测 第4部分：磁粉检测 NB/T47013.9 承压设备无损检测 第9部分：声发射检测
3术语和定义
GB/T12604.4、GB/T18182、GB/T20737和NB/T47013.9界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1
声发射源acousticemissionsource 材料中能量快速释放而产生瞬态弹性波的物理源点或部位。
3.2
声发射定位源 acousticemissionlocationsource 通过分析声发射数据确定的被检件上声发射源的位置。 注：常见的几种源定位方法包括区域定位、计算定位和连续信号定位。
3.3
活性 activity 声发射源的事件数随加载过程或时间变化的程度。
1 GB/T31213.3--2014
3.4
强度intensity 声发射源的事件所释放的平均弹性能。
3.5
活性缺陷 active defect 因载荷作用而产生瞬态弹性波释放的缺陷。
4方法概要
声发射检测方法的原理、特点和局限性见GB/T26644。
5安全要求
本章没有列出进行检测时所有的安全要求，使用本部分的用户应在检测前建立安全准则。 检测过程中的安全要求至少包括如下要素： a) 检测时被检件的温度应比其材料的脆性转变温度至少高30℃； b) 检测人员应遵守被检件现场的安全要求，根据检测地点的要求穿戴防护工作服和佩戴有关防护设备； c) 若有要求，使用的电子仪器应具有防爆功能； d) 在进行气压试验检测或在线检测时，应制定特别的安全措施； e) 在封闭空间内进行操作时，应考虑氧气含量等相应因素，并采取必要的保护措施； f) 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； g) 在极端环境下进行操作时，如低温、高温等条件下，应考虑人员冻伤、烫伤、中暑等因素，并采
取必要的保护措施；
h) 如果存在有毒有害气体等其他可能损害人体的各种环境因素，在实施检测时，应仔细加以辨
识，并采取必要的保护措施。
6人员要求
采用本部分进行检测的人员应按GB/T9445的要求或有关主管部门的规定取得相应无损检测人员资格鉴定机构颁发或认可的声发射检测等级资格证书，从事相应资格等级规定的检测工作。
7 检测工艺规程
7.1通用检测工艺规程
从事铸铁构件声发射检测的单位应按本部分的要求制定通用检测工艺规程，其内容至少应包括如下要素：
a) 适用范围； b) 引用标准、法规； c) 检测人员资格； d) 检测仪器设备：耦合剂、传感器、传感器夹具、信号线、前置放大器、电缆线、仪器主机、检测数
据采集和分析软件等； e) 被检件的信息：几何形状与尺寸、材质、设计与运行参数； f) 检测覆盖范围及传感器阵列确定；
2 GB/T31213.32014
g) 被检件表面状态及传感器安装方式； h) 加载程序及检测时机； i) 灵敏度测量、衰减测量和定位校准； j) 检测过程和数据分析解释； k) 检测结果的评定； 1) 检测记录、报告和资料存档； m) 编制、审核和批准人员； n) 编制日期。
7.2 检测作业指导书或工艺卡
应按9.1.3执行。
8检测设备和器材
8.1声发射检测系统
声发射检测系统应包括传感器、前置放大器、系统主机、显示和存储等单元。检测系统的性能应符合本部分附录A的要求。 8.2载荷指示装置
检测时被检件上应有载荷指示装置，并在有效校准期内，其最大量程应在最高试验载荷的1.5倍～ 3倍的范围。 8.3检测设备的维护和校准
仪器使用单位应制定作业指导书，对检测设备进行周期性维护、检查和校准，以保证仪器功能，校准
结果应有相应记录和报告。
在现场进行检测时，如怀疑设备的检测结果，应对设备进行功能检查和调整，并对每次维护检查的结果进行记录。
声发射传感器、前置放大器和系统主机每年应至少进行1次校准。声发射传感器的校准按 GB/T19800和GB/T19801的要求进行，其他部件的校准按仪器制造商规定的方法进行，其结果不应低于本部分附录A的要求。
9检测程序
9.1 检测前的准备 9.1.1 资料审查
资料审查应包括下列内容： a) 铸铁构件制造文件资料：产品合格证、质量证明文件、峻工图等； b) 铸铁构件运行记录资料：运行参数、工作环境、载荷变化情况以及运行中出现的异常情况等； c） 检验资料：历次检验与检测报告； d) 其他资料：维护、保养、修理和改造的文件资料等。
3 GB/T31213.3—2014
9.1.2现场勘察
在勘察现场时，应找出所有可能出现的噪声源，如脚手架的摩擦、内部或外部附件的移动、电磁干扰、机械振动和流体流动等；应设法尽可能排除这些噪声源。 9.1.3检测作业指导书或工艺卡的编制
对于每个被检构件，根据使用的仪器和现场实际情况，按照通用检测工艺规程编制铸铁构件声发射检测作业指导书或工艺卡；确定声发射传感器阵列、安装的部位和表面条件，画出被检构件结构示意图，确定加载程序等。 9.1.4检测条件确定 9.1.4.1人员联系方式的确定
根据现场情况确定检测条件，建立声发射检测人员和加载控制人员的联络方式。 9.1.4.2传感器阵列的确定
根据被检件几何尺寸的大小、被检件的声发射衰减曲线以及检测的目的，确定传感器布置的阵列。 如无特殊要求，相邻传感器之间的间距应尽量接近。
附录B给出了部分铸铁构件的声发射传感器布置示意图。 9.1.4.3确定加载程序
应根据被检件有关安全技术规范、标准和合同的要求以及铸铁构件的实际条件来确定声发射检测最高试验载荷和加载程序。
承压设备的加压方法可采用水压、油压或气压，升压速度一般不应大于0.04MPa/min。加压介质为蒸汽时，应事先预热。
其他铸铁构件可采用拉伸、压缩、弯曲等加载方式，加载速率应符合其设计要求。 9.2传感器的安装
传感器的安装应满足如下要求：
按照确定的传感器阵列在被检件上确定传感器安装的具体位置，整体检测时，传感器的安装部
a）
位尽可能远离接管、法兰、支吊架、支座等结构复杂部位；局部检测时，被检测部位应尽量位于传感器阵列中间；
b）对传感器的安装部位进行表面处理，使其表面平整并露出金属光泽；如表面有光滑致密的保
护层，也可予以保留，但应测量保护层对声发射信号的衰减； c） 在传感器的安装部位涂上耦合剂，耦合剂应采用声耦合性能良好的材料，推荐采用真空脂、凡
士林、黄油等材料，选用耦合剂的使用温度等级应与被检件表面温度相匹配； d) 将传感器压在被检件的表面，使传感器与被检件表面达到良好的声耦合状态； e) 采用磁夹具或其他方式将传感器牢固固定在被检件上，并保持传感器与被检件和固定装置的
绝缘； f）对于高温铸铁构件的声发射检测，可以采用高温声发射波导杆来改善传感器的耦合温度，但其
不可焊接在构件壳体上，并且传感器的接触方法应在检验前由用户检查同意；同时，应测量波导杆对声发射信号衰减和定位特性的影响。
4 GB/T31213.3—2014
9.3声发射检测系统的调试 9.3.1概述
将已安装的传感器与前置放大器和系统主机用电缆线连接，开机预热至系统稳定工作状态，对声发射检测系统进行初步工作参数设置，然后按9.3.29.3.6的要求依次对系统进行调试。 9.3.2模拟源
用模拟源来测试检测灵敏度和校准定位。模拟源应能重复发出弹性波。可以采用声发射信号发生器作为模拟源，也可以采用直径为0.3mm、硬度为2H的铅笔芯折断信号作为模拟源。铅芯伸出长度约为2.5mm，与被检件表面的夹角为30°左右，离传感器中心(100土5)mm处折断。其响应幅度值应取 3次以上响应的平均值。 9.3.3通道灵敏度测试
在检测开始之前和结束之后应进行通道灵敏度的测试。要求对每一个通道进行模拟源声发射幅度值响应测试，每个通道响应的幅度值与所有通道的平均幅度值之差应不大于土3dB。如果系统主机有自动传感器测试功能，检测结束后可采用该功能进行通道灵敏度测试。 9.3.4衰减测量
应进行与声发射检测条件相同的衰减特性测量。衰减测量应包括几何结构不连续的部位，使用模拟源进行测量。如果已有检测条件相同的衰减特性数据，可不再进行衰减特性测量，但应把该衰减特性数据在本次检验记录和报告中注明。 9.3.5定位校准
采用计算定位时，在被检件上传感器阵列的任何部位，声发射模拟源产生的弹性波至少能被该定位
阵列中的所有传感器接收到，并得到唯一定位结果，定位部位与理论位置的偏差不超过该传感器阵列中最大传感器间距的5%。
采用区域定位时，声发射模拟源产生的弹性波应至少能被该区域内的一个传感器接收到。
9.3.6背景噪声测量
通过降低门槛电压来测量每个通道的背景噪声，设定每个通道的门槛电压至少大于背景噪声6dB
然后对整个检测系统进行背景噪声测量，新制造的构件和停产进行声发射检测的构件背景噪声测量应不少于5min，进行在线检测的构件背景噪声测量应不少于15min。如果背景噪声接近或大于所被检件材料活性缺陷产生的声发射信号强度，应设法消除背景噪声的于扰，否则不宜进行声发射检测。
9.4检测 9.4.1加载程序 9.4.1.1概述
应根据被检件有关安全技术规范、标准和合同的要求来确定声发射检测最高载荷和加载程序。加载速度一般不应大于0.04MPa/min。保载时间一般应不小于10min，如果在保载期间出现持续的声发射信号且数量较多时，可适当延长保载时间直到声发射信号收敛为止；如果保载的5min内无声发射信号出现，也可提前终止保载。
5 GB/T 31213.3—2014
9.4.1.2新制造构件的加载程序
对于新制造构件的检测，一般在进行载荷试验时同时进行，试验载荷由设计文件给定。 声发射检测应在达到构件设计载荷（或公称载荷、额定工作载荷）的50%前开始进行，并至少在载
荷分别达到设计载荷和最高试验载荷时进行保载。如果声发射数据指示可能有活性缺陷存在或不确定，应从设计载荷开始进行第二次加载检测，第二次加载检测的最高试验载荷应不超过第一次加载的最高试验载荷，建议为第一次最高试验载荷的97%。
9.4.1.3在用构件的加载程序
对于在用构件的检测，一般试验载荷不小于最高工作载荷的1.1倍。对于构件的在线检测和监测，当工艺条件限制声发射检测所要求的试验载荷时，其试验载荷也应不低于最高工作载荷，并在检测前一个月将操作载荷至少降低15%，以满足检测时的加载循环需要。
声发射检测在达到构件最高工作载荷的50%前开始进行，并至少在载荷分别达到最高工作载荷和最高试验载荷时进行保载。如果声发射数据指示可能有活性缺陷存在或不确定，应从最高工作载荷开始进行第二次加载检测，第二次加载检测的最高试验载荷应不超过第一次加载的最高试验载荷，建议为第一次最高试验载荷的97%。 9.4.2加载过程中的噪声
加载过程中，应注意下列因素可能产生影响检测结果的噪声： a) 介质的注人，加载装置与构件间的摩擦； b) 加载速率过高； c) 外部机械振动； d) 内部构件、脚手架等的移动或受载爆裂； e) 电磁干扰； f) 风、雨、冰苞等的干扰； g）泄漏。 检测过程中如果遇到强噪声干扰，应停止加载并暂停检测，排除强噪声干扰后再进行检测。
9.4.3检测数据采集和过程观察 9.4.3.1检测数据应至少采集附录A中规定的参数。采用时差定位时，应有声发射信号到达时间数据，采用区域定位时，应有声发射信号到达各传感器的次序， 9.4.3.2检测时应观察声发射撞击数和（或)定位源随载荷或时间的变化趋势，对于声发射定位源集中出现的部位，应查看是否有外部干扰因素，如果存在应停止加载并尽量排除干扰因素。 9.4.3.3声发射撞击数随载荷或时间的增加呈快速增加时，应及时停止加载，在未查出声发射撞击数增加的原因时，禁止继续加载 9.4.4检测数据分析 9.4.4.1 从检测数据中标识出检测过程中出现的噪声数据，并在检测记录中注明。 9.4.4.2利用软件滤波或数据图形显示分析的方法，从检测数据中分离出非相关声发射信号，并在检测记录中注明。 9.4.4.3根据检测数据确定相关声发射定位源的位置。对结构复杂区域的声发射定位源还应通过定位校准的方法确定其位置。定位校准采用模拟源方法，若得到的定位显示与检测数据中的声发射定位源部位显示一致，则该模拟源的位置为检测到的声发射定位源部位。
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