ICS 19.100 J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38898—2020
无损检测 涂层结合强度超声检测方法
Non-destructive testingTesting method for measuring coating bond
strength using ultrasonic wave
2020-12-01实施
2020-06-02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/T38898—2020
目 次
前言 1 范围
III
规范性引用文件术语和定义人员资格检测方法
2
3
N
5 6 超声检测设备
检测条件检测要求检测报告的编写附录A（规范性附录） 涂层强度拉伸试验装置示意图附录B（规范性附录） 涂层强度等级拉伸试样结合模式设计方法
7
8
4 GB/T 38898—2020
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56)提出并归口。 本标准起草单位：北京理工大学、上海材料研究所、中钢集团郑州金属制品研究院有限公司、内蒙古
第一机械集团有限公司、北京北方车辆集团有限公司、内蒙古北方重工业集团有限公司、西安先进应力检测控制技术有限公司。
本标准主要起草人：徐春广、贺蕾、张、蒋建生、丁杰、李全文、李宏伟、王海岭、杜劭峰、肖定国、 周世圆、郝娟、潘勤学、杨超、朱延玲、王秋涛、王军强、栗双怡、宋文渊、卢钰仁、尹鹏， GB/T 38898—2020
4人员资格
采用本标准进行检测的人员，应按照GB/T9445或合同各方同意的体系进行超声检测资格鉴定与认证，并由雇主或代理对其进行岗位培训和操作授权。
5检测方法
5.1基本原理
采用脉冲回波方法检测时，对于涂层结合完好的状态，超声波完全穿透涂层结合界面进入基体后，基体底波反射回波能量大，结合界面能量反射率低、透射率高：对于涂层完全脱落或未结合的状态，超声波能量被涂层脱粘界面完全反射而形成涂层底面反射回波，结合界面能量反射率高、透射率低；对于涂层结合不够好或弱结合的状态，涂层与基体界面都存在一定程度的反射回波和透射回波，超声波能量透射率越高、结合状态越好、结合强度越高，反之亦然；因此，对涂层回波、基体回波和结合界面回波的幅值或能量检测，便可获得涂层结合状态。基本检测原理示意如图1所示
超声换能器（发射信号）
PI P 水（耦合介质） Pu PaPa Pa I P.s
一涂层粘接层或过渡层
Z
P
Z2
一基体
-
Z
水（耦合介质）
水（耦合介质） Pu
超声换能器（接收信号）
涂层结构及超声脉冲信号传播过程
a)
M
b）涂层结构各界面超声脉冲反射信号（能量）时序
图1涂层结合强度超声脉冲全时域波形检测原理示意图
2 GB/T38898—2020
c）涂层结构各界面超声脉冲透射信号（能量）时序
说明： P: 耦合介质中进入涂层的入射超声能量： P, 涂层表面的反射超声能量； P. 从耦合介质透人到涂层中超声能量； P,1 涂层底界面的反射超声能量； Pi2 从涂层透人到粘接层或过渡层中的超声能量； Ps2 粘接层或过渡层与基体界面的反射超声能量； Pr3 从粘接层透人到基体介质中的超声能量； Ps3 基体底面的反射超声能量； Pt4 从基体透射到耦合介质的超声能量； Z1 涂层的声阻抗： Z2 粘接层的声阻抗；
基体的声阻抗。
Z3
图1（续）
涂层结构不同结合强度不同，为获得每种涂层结构的结合强度的具体数值，宜制备相应涂层结构不
同结合强度的标准拉伸试样，通过拉伸试验确定标准试样的结合强度等级，涂层强度拉伸试验装置示意图见附录A，涂层强度等级拉伸试样结合模式设计方法见附录B。 5.2涂层界面超声波能量反射与透射
SAC
二
为了从能量上表述涂层结合强度，在已知耦合介质声速和声程、涂层声速和厚度、粘接层声速和厚
度、以及基体声速和厚度的条件（制备标准试样）下，通过超声A扫信号对涂层与粘接层界面进行识别，利用超声扫查系统或面阵列超声检测系统对涂层结构进行超声反射或透射C扫，在准确获得超声全时域波形的基础上，对指定时间长度窗[图1b)和图1c)所示的“T”内结合层的反射或透射超声能量进行求和，与10个等级结合强度拉伸标准试样的超声检测能量比对，得到被测涂层的结合强度等级数值。 结合强度等级可按需要增加等级数量。
图1a)为超声波能量在涂层、粘接层（或过渡层)和基体等界面的反射和透射示意图；涂层与粘接层界面的超声能量反射系数表达式为式（1），粘接层与基体界面的超声能量反射系数表达式为式（2）。
P_ Z:- Zi
ral=P.=Z.+Z,
.(1)
Ps2_Z:-Z2
r= PzZ,+Z
...( 2)
式中： rs1 超声波能量在涂层与粘接层界面的能量反射系数 rs2 超声波能量在粘接层与基体界面的能量反射系数
3 GB/T38898—2020
（6），超声透射法结合强度系数K，的表达式为式（7）
ds
*.(6)
sth d.S
Dt dS +Φt dS
K.
·( 7 )
pt Th ds
式中： rs1 rs2 r'sth tt1 t t2 t Tth 超声波能量粘接层与基体界面的能量全透射系数； ds
超声波能量在涂层与粘接层界面的能量反射系数：超声波能量在粘接层与基体界面的能量反射系数：超声波能量在涂层与粘接层界面的能量全反射系数；超声波能量在涂层与粘接层界面的能量透射系数：超声波能量在粘接层与基体界面的能量透射系数；
涂层的粘接面积；超声反射法结合强度系数，超声反射扫查的反射系数与全反射系数rsth之比；超声透射法结合强度系数，超声透射扫查的透射系数与全透射系数tTt之比。
K. K. 按本标准方法所检测的结合强度，是被检件涂层区域的点结合强度的平均值
6 ：超声检测设备
超声反射式和超声透射式扫查设备均可用于涂层结合强度的无损检测；对于透声性良好的涂层结
构，宜采用满足GB/T27664.3或GB/T34018的超声反射式扫查设备，具备C扫功能，涂层越薄，检测用超声频率越高、扫查装置运动精度越高；对于透声性不好的涂层结构，宜采用满足GB/T27664.1的超声透射式扫查设备或采用相关技术完成超声透射检测，涂层越厚，透声性越差，检测用超声频率越低，粘接状态的检测分辨力越低，
涂层结合强度超声检测仪应至少具有以下功能： a） 仪器应满足检测构件的频率要求； b）滤波设置； c）i 超声激励电压控制； d) 超声接收增益控制； e) 仪器的综合稳定度优于1%。 应定期对检测仪进行综合性能校准，校准间隔不超过一年。
7检测条件
7.1 检测过程在常温环境（10℃35℃）下进行，通常使用不含气体的脱氧水（或蒸留水）作为耦合剂， 7.2 待检构件表面应光滑平整，并保持检测声束与待检构件表面法向一致 7.3 在换能器与待检构件之间充满耦合剂，且二者间的垂直距离应小于换能器的焦距长度
8 检测要求
8.1 当量结合强度测定
针对被测涂层结构制备不同结合强度等级的标准拉伸试样，涂层强度拉伸试验装置示意图及涂层
5 ICS 19.100 J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38898—2020
无损检测 涂层结合强度超声检测方法
Non-destructive testingTesting method for measuring coating bond
strength using ultrasonic wave
2020-12-01实施
2020-06-02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/T38898—2020
目 次
前言 1 范围
III
规范性引用文件术语和定义人员资格检测方法
2
3
N
5 6 超声检测设备
检测条件检测要求检测报告的编写附录A（规范性附录） 涂层强度拉伸试验装置示意图附录B（规范性附录） 涂层强度等级拉伸试样结合模式设计方法
7
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4 GB/T 38898—2020
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56)提出并归口。 本标准起草单位：北京理工大学、上海材料研究所、中钢集团郑州金属制品研究院有限公司、内蒙古
第一机械集团有限公司、北京北方车辆集团有限公司、内蒙古北方重工业集团有限公司、西安先进应力检测控制技术有限公司。
本标准主要起草人：徐春广、贺蕾、张、蒋建生、丁杰、李全文、李宏伟、王海岭、杜劭峰、肖定国、 周世圆、郝娟、潘勤学、杨超、朱延玲、王秋涛、王军强、栗双怡、宋文渊、卢钰仁、尹鹏， GB/T 38898—2020
4人员资格
采用本标准进行检测的人员，应按照GB/T9445或合同各方同意的体系进行超声检测资格鉴定与认证，并由雇主或代理对其进行岗位培训和操作授权。
5检测方法
5.1基本原理
采用脉冲回波方法检测时，对于涂层结合完好的状态，超声波完全穿透涂层结合界面进入基体后，基体底波反射回波能量大，结合界面能量反射率低、透射率高：对于涂层完全脱落或未结合的状态，超声波能量被涂层脱粘界面完全反射而形成涂层底面反射回波，结合界面能量反射率高、透射率低；对于涂层结合不够好或弱结合的状态，涂层与基体界面都存在一定程度的反射回波和透射回波，超声波能量透射率越高、结合状态越好、结合强度越高，反之亦然；因此，对涂层回波、基体回波和结合界面回波的幅值或能量检测，便可获得涂层结合状态。基本检测原理示意如图1所示
超声换能器（发射信号）
PI P 水（耦合介质） Pu PaPa Pa I P.s
一涂层粘接层或过渡层
Z
P
Z2
一基体
-
Z
水（耦合介质）
水（耦合介质） Pu
超声换能器（接收信号）
涂层结构及超声脉冲信号传播过程
a)
M
b）涂层结构各界面超声脉冲反射信号（能量）时序
图1涂层结合强度超声脉冲全时域波形检测原理示意图
2 GB/T38898—2020
c）涂层结构各界面超声脉冲透射信号（能量）时序
说明： P: 耦合介质中进入涂层的入射超声能量： P, 涂层表面的反射超声能量； P. 从耦合介质透人到涂层中超声能量； P,1 涂层底界面的反射超声能量； Pi2 从涂层透人到粘接层或过渡层中的超声能量； Ps2 粘接层或过渡层与基体界面的反射超声能量； Pr3 从粘接层透人到基体介质中的超声能量； Ps3 基体底面的反射超声能量； Pt4 从基体透射到耦合介质的超声能量； Z1 涂层的声阻抗： Z2 粘接层的声阻抗；
基体的声阻抗。
Z3
图1（续）
涂层结构不同结合强度不同，为获得每种涂层结构的结合强度的具体数值，宜制备相应涂层结构不
同结合强度的标准拉伸试样，通过拉伸试验确定标准试样的结合强度等级，涂层强度拉伸试验装置示意图见附录A，涂层强度等级拉伸试样结合模式设计方法见附录B。 5.2涂层界面超声波能量反射与透射
SAC
二
为了从能量上表述涂层结合强度，在已知耦合介质声速和声程、涂层声速和厚度、粘接层声速和厚
度、以及基体声速和厚度的条件（制备标准试样）下，通过超声A扫信号对涂层与粘接层界面进行识别，利用超声扫查系统或面阵列超声检测系统对涂层结构进行超声反射或透射C扫，在准确获得超声全时域波形的基础上，对指定时间长度窗[图1b)和图1c)所示的“T”内结合层的反射或透射超声能量进行求和，与10个等级结合强度拉伸标准试样的超声检测能量比对，得到被测涂层的结合强度等级数值。 结合强度等级可按需要增加等级数量。
图1a)为超声波能量在涂层、粘接层（或过渡层)和基体等界面的反射和透射示意图；涂层与粘接层界面的超声能量反射系数表达式为式（1），粘接层与基体界面的超声能量反射系数表达式为式（2）。
P_ Z:- Zi
ral=P.=Z.+Z,
.(1)
Ps2_Z:-Z2
r= PzZ,+Z
...( 2)
式中： rs1 超声波能量在涂层与粘接层界面的能量反射系数 rs2 超声波能量在粘接层与基体界面的能量反射系数
3 GB/T38898—2020
（6），超声透射法结合强度系数K，的表达式为式（7）
ds
*.(6)
sth d.S
Dt dS +Φt dS
K.
·( 7 )
pt Th ds
式中： rs1 rs2 r'sth tt1 t t2 t Tth 超声波能量粘接层与基体界面的能量全透射系数； ds
超声波能量在涂层与粘接层界面的能量反射系数：超声波能量在粘接层与基体界面的能量反射系数：超声波能量在涂层与粘接层界面的能量全反射系数；超声波能量在涂层与粘接层界面的能量透射系数：超声波能量在粘接层与基体界面的能量透射系数；
涂层的粘接面积；超声反射法结合强度系数，超声反射扫查的反射系数与全反射系数rsth之比；超声透射法结合强度系数，超声透射扫查的透射系数与全透射系数tTt之比。
K. K. 按本标准方法所检测的结合强度，是被检件涂层区域的点结合强度的平均值
6 ：超声检测设备
超声反射式和超声透射式扫查设备均可用于涂层结合强度的无损检测；对于透声性良好的涂层结
构，宜采用满足GB/T27664.3或GB/T34018的超声反射式扫查设备，具备C扫功能，涂层越薄，检测用超声频率越高、扫查装置运动精度越高；对于透声性不好的涂层结构，宜采用满足GB/T27664.1的超声透射式扫查设备或采用相关技术完成超声透射检测，涂层越厚，透声性越差，检测用超声频率越低，粘接状态的检测分辨力越低，
涂层结合强度超声检测仪应至少具有以下功能： a） 仪器应满足检测构件的频率要求； b）滤波设置； c）i 超声激励电压控制； d) 超声接收增益控制； e) 仪器的综合稳定度优于1%。 应定期对检测仪进行综合性能校准，校准间隔不超过一年。
7检测条件
7.1 检测过程在常温环境（10℃35℃）下进行，通常使用不含气体的脱氧水（或蒸留水）作为耦合剂， 7.2 待检构件表面应光滑平整，并保持检测声束与待检构件表面法向一致 7.3 在换能器与待检构件之间充满耦合剂，且二者间的垂直距离应小于换能器的焦距长度
8 检测要求
8.1 当量结合强度测定
针对被测涂层结构制备不同结合强度等级的标准拉伸试样，涂层强度拉伸试验装置示意图及涂层
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