ICSXX.XXX.XX

XXX

團體標準

T/CSTMXXXXX-201X

船用厚板焊接接頭衍射聲時技術(shù)（TOFD）及

相控陣超聲（PAUT）聯(lián)合檢測

Time-Of-FlightDiffraction(TOFD)TechniqueandPhasedArrayUltrasonicTesting(PAUT)forMarineThickPlate

WeldJoints

T/CSTMXXXXX-2019

船用厚板焊接接頭衍射聲時技術(shù)（TOFD）及相控陣超聲（PAUT）聯(lián)

合檢測

1范圍

1.1本標準規(guī)定了大型集裝箱船、大型礦砂船等結(jié)構(gòu)檢測中，使用衍射聲時技術(shù)（TOFD）及相控陣超聲

（PAUT）聯(lián)合檢測方法對厚板對接接頭進行檢測的方法及要求。其他船型的厚板檢測也可參照本標準進

行。

1.2本標準中定義的厚板是指公稱厚度不小于30mm的船用鋼板。

1.3本標準適用于同時滿足以下條件的焊接接頭：

（1）母材及焊縫材料為低碳鋼或低合金高強鋼；

（2）接頭形式為全熔透型對接接頭；

（3）材料厚度t：30mm≤t≤100mm（當焊縫兩側(cè)母材厚度不一致時，以薄側(cè)母材為準）。

1.4對于無法滿足TOFD及PAUT聯(lián)合檢測實施條件的結(jié)構(gòu)部位，應(yīng)按原檢測方法進行檢測。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T9445-2015無損檢測人員資格鑒定與認證

GB/T40733-2021焊縫無損檢測超聲檢測自動相控陣超聲技術(shù)的應(yīng)用

GB/T40732-2021焊縫無損檢測相控陣超聲檢測驗收等級

GB/T41115-2021焊縫無損檢測相控陣超聲檢測驗收等級

GB/T41116-2021焊縫無損檢測衍射時差技術(shù)(TOFD)驗收等級

GB/T11259-2015無損檢測超聲波檢測用鋼參考試塊的制作與校驗方法

GB/T12604.1-2005無損檢測術(shù)語超聲檢測

GB/T29302-2012無損檢測儀器相控陣超聲檢測系統(tǒng)的性能與檢驗

GB/T32563-2016無損檢測超聲檢測相控陣超聲檢測方法

GB/T23902-2009無損檢測超聲檢測超聲衍射聲時技術(shù)檢測和評價方法

JB/T11731-2013無損檢測相控陣超聲波探頭通用技術(shù)條件

3術(shù)語和定義

3.1本標準采用的術(shù)語與定義如下：

1

T/CSTMXXXXX—2018

（1）衍射聲時法超聲檢測（TOFD，TimeofFlightDiffraction）：

是采用一發(fā)一收探頭對工作模式、主要利用缺陷端點的衍射波信號探測和測定缺陷位置及尺寸的一種超

聲檢測方法。

（2）掃查面系指放置探頭并進行掃查的工件表面。

（3）底面系指與掃查面相對的工件另一側(cè)表面。

（4）直通波系指從發(fā)射探頭沿工件以最短路徑到達接收探頭的超聲波。

（5）底面反射波系指從發(fā)射探頭經(jīng)底面反射到接收探頭的超聲波。

（6）探頭中心間距是發(fā)射探頭和接收探頭入射點之間的直線距離。

（7）平行掃查指探頭運動方向與聲束方向平行的掃查方式，一般指探頭沿Y軸運動的掃查方式，見圖

3.1（a）。

圖3.1（a）平行掃查

（8）非平行掃查：

探頭運動方向與聲束方向垂直的掃查方式，一般指探頭對稱布置于焊縫中心線兩側(cè)沿焊縫長度方向

（X軸）運動的掃查方式，見圖3.1（b）。

圖3.1（b）非平行掃查

（9）偏置非平行掃查：

探頭對稱中心與焊縫中心線保持一定偏移距離的非平行掃查方式，見圖3.1（c）。

2

T/CSTMXXXXX-2019

圖3.1（c）偏置非平行掃查

（10）斜向掃查：

探頭沿X軸方向運動，且探頭對連線與焊縫中心線成30°～60°夾角的掃查方式，見圖3.1（d）。

圖3.1（d）斜向掃查

（11）掃查面盲區(qū)

由于直通波有一定的寬度以及工件外形結(jié)構(gòu)而導致的掃查面無法檢測的區(qū)域，一般以檢測區(qū)域內(nèi)無

法檢出的掃查面缺陷高度最大值表征。

（12）底面盲區(qū)

非平行掃查或偏置非平行掃查時，因軸偏離引起的底部無法檢測的區(qū)域，一般以檢測區(qū)域內(nèi)無法檢

出的底面缺陷高度最大值表征。

（13）TOFD圖像

TOFD數(shù)據(jù)的二維顯示，是將掃查過程中采集的A掃描信號連續(xù)拼接而成；一個軸代表探頭移動距

離，另一個軸代表深度，一般用灰度表示A掃描信號的幅度。

（14）相控陣超聲檢測（PAUT，PhasedArrayUltrasonicTesting）

一種依據(jù)設(shè)定的聚焦法則對陣列探頭各個單元在發(fā)射或接收聲波時施加不同的時間延遲（或電壓），

通過波束形成實現(xiàn)檢測聲束的移動、偏轉(zhuǎn)和聚焦等功能的超聲檢測成像技術(shù)。

（15）扇形掃描

用特定的聚焦法則激發(fā)相控陣探頭中的部分相鄰或全部晶片，使激發(fā)晶片組形成的聲束在設(shè)定的角

度范圍內(nèi)以一定的步進值變換角度掃過扇型區(qū)域的一種掃描方式。

（16）聚焦法則

通過控制激發(fā)晶片數(shù)量，以及施加到每個晶片上的發(fā)射和接收延時，實現(xiàn)波束的偏轉(zhuǎn)和聚焦的算法

或相應(yīng)程序。

（17）探頭位置指探頭前端距離焊縫中心線的距離。

3

T/CSTMXXXXX—2018

（18）掃查增量系指在掃查方向上，連續(xù)數(shù)據(jù)采集點之間的距離。

（19）掃描增量特指扇形掃描時兩相鄰波束之間的角度差或線形掃描時兩相鄰波束之間的位置差。

（20）相關(guān)顯示系指檢測圖像中，由缺陷引起的顯示。

（21）非相關(guān)顯示系指檢測圖像中，由于工件結(jié)構(gòu)或者材料冶金成分的偏差引起的顯示

（22）坐標定義

規(guī)定檢測起始參考點O點以及X、Y和Z坐標的含義，見圖3.1（e）。

說明：

O—設(shè)定的檢測起始參考點

Y—沿焊縫寬度方向的坐標

X—沿焊縫長度方向的坐標

Z—沿焊縫厚度方向的坐標

圖3.1（e）坐標定義

4一般要求

4.1人員與資質(zhì)

4.1.1檢測人員應(yīng)符合GB/T9445-2015標準要求，并獲得CCS認可的PAUT和TOFD證書，且僅可從

事技術(shù)資格證書資質(zhì)范圍內(nèi)的相關(guān)檢測工作。

4.1.2持有TOFDI級或PAUTI級專項技術(shù)資格的人員，可按照工藝規(guī)程和操作指導書調(diào)整和操作設(shè)備、

執(zhí)行現(xiàn)場檢測和記錄。

4.1.3持有TOFDII級或PAUTII級專項技術(shù)資格的人員，可制定工藝規(guī)程和操作指導書、設(shè)置儀器參

數(shù)、校準、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和記錄、數(shù)據(jù)判讀及簽發(fā)報告，指導和監(jiān)督I級人員的操作。

4.1.4持有TOFDIII級或PAUTIII級專項技術(shù)資格的人員，可制定、驗證和審核工藝規(guī)程及作業(yè)指導書，

解釋規(guī)范、標準、技術(shù)條件和工藝規(guī)程，實施、監(jiān)督I、II級人員的工作

4.2檢測設(shè)備主機及輔助器材

4.2.1設(shè)備主機應(yīng)具有產(chǎn)品質(zhì)量合格證或制造廠家出具的合格文件，以及廠家或國家認可的計量部門出

具的校準報告，且在校準報告規(guī)定的有效期內(nèi)。

4.2.2TOFD儀器應(yīng)至少具有超聲波發(fā)射、接收、放大、數(shù)據(jù)采集、記錄、顯示及分析功能。其應(yīng)具有足

夠的通道數(shù)以便進行多通道同時檢測，且其應(yīng)至少滿足以下性能指標要求：

（1）發(fā)射脈沖可以是單極、雙極尖脈沖或方波脈沖，上升時延不超過0.25倍的探頭標稱頻率。

（2）儀器的脈沖寬度應(yīng)可調(diào)，以得到優(yōu)化的脈沖幅值和脈沖持續(xù)時間。脈沖寬度調(diào)節(jié)的步進量不得大

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T/CSTMXXXXX-2019

于10ns。

（3）儀器的脈沖重復頻率應(yīng)可調(diào)，最大值不得小于500Hz。

（4）儀器應(yīng)具有足夠的電壓，確保檢測系統(tǒng)具有足夠的靈敏度及信噪比。

（5）接收器的帶寬至少應(yīng)等于探頭的名義帶寬，以確保探頭的-6dB帶寬沒有落在接收器的-6dB帶寬之

外。

（6）系統(tǒng)應(yīng)具備足夠的增益，增益應(yīng)連續(xù)可調(diào)且步進值不大于1dB。

（7）數(shù)字化采樣頻率至少應(yīng)為探頭標稱頻率的8倍。

（8）采樣位數(shù)不小于8位。

（9）至少應(yīng)具有256級灰度編碼顯示。

（10）儀器應(yīng)具有信號平均功能，最大平均次數(shù)不少于8次。

（11）儀器應(yīng)具有位置編碼功能。

（12）儀器軟件應(yīng)具有深度坐標的線性化計算或深度校準功能。

（13）儀器能將采集到的所有原始數(shù)據(jù)以不可更改的方式進行拷貝。

（14）儀器可以對數(shù)據(jù)進行軟件處理（如直通波同步、直通波去處，SAFT等），但不得更改原始檢測數(shù)

據(jù)。

4.2.3PAUT儀器應(yīng)至少具有超聲波發(fā)射、接收、放大、數(shù)據(jù)采集、記錄、顯示及分析功能。且其應(yīng)至少

滿足以下性能指標要求：

（1）發(fā)射脈沖可以是單極或雙極的尖脈沖或方波脈沖，上升時延不超過0.25倍的探頭標稱頻率。

（2）儀器的脈沖寬度應(yīng)可調(diào)，以得到優(yōu)化的脈沖幅值和脈沖持續(xù)時間。脈沖寬度調(diào)節(jié)的步進量不得大

于10ns。

（3）儀器的脈沖重復頻率應(yīng)可調(diào)，最大值不得小于500Hz。

（4）儀器應(yīng)具有足夠的電壓，確保檢測系統(tǒng)具有足夠的靈敏度及信噪比。

（5）接收器的帶寬至少應(yīng)等于探頭的名義帶寬，以確保探頭的-6dB帶寬沒有落在接收器的-6dB帶寬之

外。

（6）系統(tǒng)應(yīng)具備足夠的增益，增益應(yīng)連續(xù)可調(diào)且步進值不大于1dB。

（7）數(shù)字化采樣頻率至少應(yīng)為探頭標稱頻率的8倍。

（8）采樣位數(shù)不小于8位。

（9）至少應(yīng)具有256級彩色或偽彩色編碼顯示。

（10）A掃信號的起始延遲應(yīng)在0～200μs范圍可調(diào),窗口范圍在5～100μs范圍可調(diào)。

（11）儀器應(yīng)具有位置編碼功能。

（12）軟件應(yīng)具有聚焦法則計算功能

（13）軟件至少應(yīng)具有A，B，C，D，S等視圖或成像方式

（14）儀器應(yīng)具有內(nèi)部補償功能，能進行ACG及TCG/DAC校準。

（15）推薦具有視頻平滑功能

（16）儀器能將采集到的所有原始數(shù)據(jù)以不可更改的方式進行拷貝。

4.2.4探頭

4.2.4.1所使用的探頭應(yīng)具有出廠檢測報告及合格證。

4.2.4.2探頭檢測報告中至少應(yīng)包含探頭的晶片尺寸、中心頻率、-6dB帶寬等信息，相控陣探頭還應(yīng)具

有晶片排布方式以及晶片一致性等測試參數(shù)。

4.2.5楔塊

檢測報告中應(yīng)注明楔塊設(shè)計參數(shù)，如楔塊聲速，理論折射角度，晶片位置等。TOFD楔塊還應(yīng)在楔

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T/CSTMXXXXX—2018

塊上標明理論波束出射點位置。

4.2.6掃查裝置

掃查裝置一般包括探頭夾持裝置，導向部分，驅(qū)動部分及位置記錄部分。

4.2.6.1探頭夾持部分應(yīng)能調(diào)節(jié)探頭位置及間距，并能在掃查時保證探頭相對位置不變。

4.2.6.2導向部分應(yīng)能使掃查裝置按照預先設(shè)計的軌跡移動。

4.2.6.3驅(qū)動部分可以采用人工或電機驅(qū)動。

4.2.6.4位置記錄部分的記錄精度等應(yīng)能滿足本標準對數(shù)據(jù)采集的要求。

4.2.7檢測設(shè)備的組合性能

檢測設(shè)備組合性能應(yīng)至少滿足以下要求。

（1）水平線性誤差不大于1%。

（2）垂直線性誤差不大于5%。

（3）動態(tài)范圍不小于26dB。

（4）靈敏度余量不小于42dB。

4.2.8耦合劑

4.2.8.1耦合劑應(yīng)在操作溫度范圍內(nèi)保證穩(wěn)定可靠的超聲特性。

4.2.8.2耦合劑應(yīng)對操作人員及環(huán)境無害。

4.2.8.3實際檢測采用的耦合劑應(yīng)與檢測系統(tǒng)校準時采用的耦合劑相同。

4.2.9試塊

4.2.9.1標準試塊是用于儀器探頭性能測試的試塊，本標準中使用的標準試塊為CSK-IA試塊。

4.2.9.2對比試塊指用于靈敏度校準的試塊，其至少應(yīng)滿足下列要求

（1）試塊材料中超聲波束可能通過的區(qū)域用直探頭檢測時，不得有大于或等于?2平底孔當量的缺陷出

現(xiàn)。

（2）材料的聲學性能應(yīng)與被檢工件材料一致或接近。

（3）當工件表面曲率半徑大于或等于150mm時，可采用平面校準試塊。當工件表面曲率半徑小于150mm

時，應(yīng)采用曲面校準試塊。曲面校準試塊的曲率半徑應(yīng)在實際工件曲率半徑的0.9-1.5倍之間。

（4）本標準規(guī)定的TOFD平面對比試塊如圖4.2.9（1）所示。

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T/CSTMXXXXX-2019

注：孔誤差不大于±0.02mm，開孔垂直度誤差不超過±0.1°，其它尺寸誤差不超過±0.05mm。

圖4.2.9（1）平面TOFD對比試塊

（5）本標準規(guī)定的PAUT平面對比試塊如圖4.2.9（2）所示。

圖4.2.9（2）平面PAUT對比試塊

4.2.9.3模擬驗證試塊應(yīng)滿足如下要求

（1）模擬驗證試塊中的模擬缺陷應(yīng)為采用實際焊接工藝制備或使用以往檢測中發(fā)現(xiàn)的實際缺陷。其厚

度應(yīng)為實際工件的0.9-1.3倍，且最大差值不超過25mm。

（2）模擬試塊中至少應(yīng)包含上下表面缺陷及內(nèi)部埋藏缺陷至少各1處。分區(qū)檢測時，應(yīng)保證每個分區(qū)

至少有一個缺陷。

（3）模擬試塊中的缺陷應(yīng)覆蓋到橫向缺陷，縱向缺陷，體積型缺陷及面積型缺陷等缺陷特征。

（4）模擬試塊中的缺陷，尺寸不應(yīng)大于相應(yīng)的驗收要求。

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T/CSTMXXXXX—2018

（5）單個試塊未完全包含以上要求缺陷的，可多個試塊組合使用。

4.2.10儀器的定期校驗

4.2.10.1儀器設(shè)備的水平線性、垂直線性及衰減器線性應(yīng)周期性進行校驗并記錄，最長校驗周期不超過

一年。

4.2.10.2TOFD設(shè)備及PAUT設(shè)備每個獨立發(fā)射接收通道的衰減器線性應(yīng)分別進行。

4.2.10.3每次系統(tǒng)調(diào)試時，應(yīng)對位置傳感器（編碼器）的精度進行校準，校準長度應(yīng)不小于500mm，誤

差應(yīng)不大于1%。

5檢測方法

5.1總體要求

5.1.1檢測前應(yīng)編寫針對具體項目的檢測工藝規(guī)程，并宜進行工藝驗證。關(guān)鍵因素詳見表5.1.1。

關(guān)鍵因素表5.1.1

序號相關(guān)因素

1產(chǎn)品范圍（工件形狀、規(guī)格、材質(zhì)、壁厚等）

2依據(jù)的標準、法規(guī)

3檢測設(shè)備和器材以及校準、核查、運行核查或檢查的要求

4檢測工藝（探頭配置、掃查方式、厚度分區(qū)等）

5檢測前的表面準備要求

6盲區(qū)檢測方式及工藝試驗報告

7橫向缺陷檢測方式及工藝試驗報告

8檢測數(shù)據(jù)的分析和解釋

9缺陷評定與質(zhì)量分級

5.1.2檢測工藝卡

5.1.2.1應(yīng)按照批準的檢測工藝文件編寫針對不同結(jié)構(gòu)的檢測工藝卡，檢測人員應(yīng)按照檢

工藝卡的要求對具體結(jié)構(gòu)進行檢測，驗船師應(yīng)按照工藝卡的內(nèi)容對現(xiàn)場操作進行監(jiān)督。檢測工藝卡至少

應(yīng)包含以下內(nèi)容：

（1）執(zhí)行標準，驗收等級，檢測時機，檢測比例，表面要求。

（2）儀器，探頭，試塊的型號及生產(chǎn)序列號

（3）楔塊，掃查器，耦合劑名稱

（4）掃查面，探頭參數(shù)及分布，儀器靈敏度設(shè)置，掃查增量，掃描增量，脈沖重復頻率，信號平均，

視頻平滑，分區(qū)及波束覆蓋范圍，掃查方式，掃查速度，橫向缺陷檢測方案（需要時），

（5）檢測標識要求，檢測操作程序

（6）數(shù)據(jù)記錄要求

5.1.3工藝驗證要求

5.1.3.1應(yīng)使用擬投入實際生產(chǎn)的檢測設(shè)備及人員，以及事先設(shè)計好的檢測工藝在4.2.9.3規(guī)定的模擬試

塊上進行操作及數(shù)據(jù)判讀演示。

5.1.3.2工藝驗證時應(yīng)使用實際檢測所使用的工藝參數(shù)及設(shè)置，檢測結(jié)果符合如下要求時視為驗證通過。

（1）檢測數(shù)據(jù)合格有效；

（2）能夠檢測出試塊中所有預期檢測到的缺陷；

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T/CSTMXXXXX-2019

（3）按照工藝文件規(guī)定的測量方法對缺陷進行定量時，不應(yīng)小于缺陷實際尺寸。

5.2檢測區(qū)域

5.2.1檢測區(qū)域應(yīng)包含焊縫和熱影響區(qū)。熱影響區(qū)寬度按相應(yīng)工藝認可實測數(shù)據(jù)或兩側(cè)熔合線外各10mm

的區(qū)域（取大者），如圖5.2.1所示。

圖5.2.1檢測區(qū)域

5.2.2任何情況下，均需保證TOFD及PAUT聯(lián)合檢測時能完整覆蓋檢測區(qū)域，否則，應(yīng)增加補充檢測。

5.3檢測工藝設(shè)計

5.3.1檢測工藝

檢測時，應(yīng)使用非平行掃查方式進行TOFD檢測，并進行單面雙側(cè)的PAUT檢測。兩種檢測方式應(yīng)

同時進行。

5.3.2不等厚對接焊縫檢測

不等厚對接焊縫的檢測可參照附錄A中的規(guī)定執(zhí)行。

5.3.3TOFD設(shè)置

進行TOFD檢測時，可參照表5.3.1選擇探頭及劃分檢測分區(qū)。

TOFD檢測分區(qū)及探頭選擇推薦表表5.3.1

工件厚度(t)深度范圍標稱頻率聲束角度α晶片直徑

厚度分區(qū)數(shù)

mmmmMHz（°）mm

30≤t≤5010～t5～370～603～6

0～0.4t7.5～570～603～6

2

50＜t≤1000.4t～t5～360～456～12

5.3.4PAUT設(shè)置

5.3.4.1PAUT檢測時，探頭頻率應(yīng)在2MHz-5MHz之間。

5.3.4.2PAUT檢測應(yīng)使用扇形掃描，扇形掃描的主波束應(yīng)完整覆蓋TOFD技術(shù)的檢測盲區(qū)?？墒褂貌ㄊ?/p>

覆蓋仿真軟件或通過繪圖方式確認PAUT探頭的位置及波束覆蓋范圍，TOFD檢測盲區(qū)可按理論公式進

行計算或通過實測予以確認。

5.3.5橫向缺陷檢測

9

T/CSTMXXXXX—2018

當考慮橫向缺陷檢測時，可增加專門的TOFD斜向掃查。

5.4總體要求

5.4.1檢測時機

5.4.1.1如果需要進行熱處理，那么檢測工作應(yīng)在熱處理完成之后進行。

5.4.1.2檢測工作至少應(yīng)在焊接完成24小時以后進行。

5.4.1.3對最小屈服強度大于或等于420N/mm2的淬火回火鋼，焊縫的無損檢測應(yīng)在焊后48h以后進行。

5.4.2檢測面要求

5.4.2.1檢測面探頭移動區(qū)域應(yīng)打磨平順，并清除焊接飛濺、鐵屑、油污及其他影響聲能傳播的雜質(zhì)。

5.4.2.2對于打磨的表面，其表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3um；

5.4.2.3當檢測面存在較大的凹坑，應(yīng)經(jīng)過補焊并將補焊區(qū)域修磨至與臨近母材平齊。

5.4.3母材檢測

5.4.3.1重要工件檢測時，應(yīng)使用直探頭對可能影響檢測聲束傳播的母材區(qū)域進行檢測，以識別母材中可

能存在的缺陷對檢測結(jié)果的影響。同樣，若檢測人員對檢測結(jié)果有疑問時，也可使用上述方法。

5.4.3.2直探頭進行母材檢測時，至少顯示兩次工件底波，將無缺陷處的二次底波調(diào)整到滿刻度的100%，

作為檢測靈敏度。對于缺陷信號幅度超過20%或底波消失的區(qū)域，應(yīng)在工件表面做出標記，并予以記錄。

5.4.4溫度

5.4.4.1當使用普通探頭及耦合劑時，工件表面溫度應(yīng)在0℃~50℃，否則，應(yīng)使用特殊探頭及專用耦合

劑。

5.4.4.2檢測校準與實際備檢工件表面溫度變化應(yīng)在20℃以內(nèi)。

5.4.5掃查標記要求

5.4.5.1檢測位置應(yīng)根據(jù)焊縫、結(jié)構(gòu)等信息給出永久性參考位置，方便數(shù)據(jù)的可追溯及可重復性。

焊縫的掃查方向應(yīng)制訂專門的規(guī)則，例如甲板焊縫從左舷向右舷，舷側(cè)焊縫從上向下，縱縫從船頭

向船尾等。以上內(nèi)容應(yīng)在檢測工藝中予以明確。

5.4.5.2掃查時，應(yīng)根據(jù)焊縫中心線繪制掃描位置參考線，并標明掃查方向，以保證探頭沿預期的掃查計

劃運動。

5.5儀器設(shè)置

5.5.1掃查增量

掃查增量建議設(shè)置為1mm。

5.5.2掃查速度

掃查速度應(yīng)小于或等于最大掃查速度Vmax，最大掃查速度可按下式進行計算。

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=

式中：

Vmax─最大掃查速度，mm/s；

PRF─激發(fā)探頭的脈沖重復頻率，Hz；

Δx─設(shè)置的掃查增量值，mm；

N─設(shè)置的信號平均次數(shù)。

——PAUT波束數(shù)量

——TOFD波束數(shù)量

5.5.3掃查覆蓋及數(shù)據(jù)記錄長度

5.5.3.1若對焊縫在長度方向上分段掃查，則各段掃查區(qū)域應(yīng)至少有20mm的重疊，對于環(huán)焊縫，則掃

查停止位置應(yīng)越過起始位置至少20mm。

5.5.3.2實際檢測時儀器設(shè)定的數(shù)據(jù)記錄長度應(yīng)大于實際掃查長度20-30mm。

5.6TOFD系統(tǒng)調(diào)試

5.6.1顯示時間窗口設(shè)置

5.6.1.1當使用單通道TOFD進行檢測時，其時間窗口的起始位置應(yīng)設(shè)置到直通波前0.5μs以上，底面

一次波形轉(zhuǎn)換信號后0.5μs以上。

5.6.1.2當進行TOFD分區(qū)檢測時，第一個分區(qū)的A掃描信號應(yīng)顯示到直通波前0.5μs；最后一個分區(qū)

顯示終止應(yīng)設(shè)置到底面反射回波后0.5μs；中間分區(qū)與鄰近分區(qū)之間顯示范圍應(yīng)至少保證深度方向上

有25%的重合。

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5.6.2TOFD靈敏度設(shè)定

5.6.2.1TOFD進行單通道檢測時，可直接在工件表面設(shè)定靈敏度。設(shè)定時，將無缺陷部位的直通波信

號調(diào)整至滿屏高度的40%-80%，作為基準靈敏度。

5.6.2.2進行多通道TOFD檢測時，應(yīng)使用對比試塊調(diào)整檢測靈敏度。將試塊上較弱的衍射波信號調(diào)整

至滿屏高的40%-80%作為基準靈敏度。

5.6.2.3設(shè)置完靈敏度后，儀器的電噪聲信號不允許大于滿屏高度的5%。

5.6.3TOFD深度校準

檢測前，應(yīng)按照PCS及聲速對TOFD檢測系統(tǒng)進行深度校準，需要時還應(yīng)進行深度修正，校準及修

正后，其在試塊上的深度顯示誤差應(yīng)不大于0.2mm。

5.6.4耦合補償修正

5.6.4.1當使用試塊調(diào)整靈敏度時，實際檢測靈敏度應(yīng)在基礎(chǔ)靈敏度基礎(chǔ)上增加耦合補償，修正值應(yīng)通

過實測得出。

5.6.4.2當直接在實際工件上調(diào)整靈敏度時，則無需進行耦合補償。

5.7PAUT系統(tǒng)調(diào)試

5.7.1總體要求

相控陣超聲檢測調(diào)試及校準包括探頭晶片檢查，被檢材料聲速測試、楔塊延遲校準、靈敏度校準，

TCG曲線的添加。

5.7.2晶片檢查

每次系統(tǒng)調(diào)試時，應(yīng)對探頭擬使用的晶片進行檢查，探頭應(yīng)滿足以下要求：

（1）擬使用晶片組中晶片損壞不大于10%，且不允許相鄰晶片損壞。

（2）擬使用晶片間的靈敏度偏差不大于6dB，且相鄰晶片間的靈敏度偏差不大于3dB，偏差大于6dB

的晶片，按照損壞晶片統(tǒng)計。

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5.7.3楔塊延遲校準

應(yīng)使用對比試塊上的圓弧對聲速及楔塊延遲進行校準。校準后，設(shè)備在試塊上3mm孔的深度及水平

定位精度誤差不大于1mm。

5.7.4靈敏度及TCG校準

應(yīng)使用對比試塊上的橫通孔對PAUT系統(tǒng)進行靈敏度及TCG校準。校準后，檢測范圍內(nèi)各位置的波

幅一致性誤差不大于±5%滿屏高。

5.7.5PAUT聚焦設(shè)置

5.7.5.1PAUT扇形掃描時的角度步進應(yīng)不大于1°。

5.7.5.2推薦PAUT扇形掃描以深度為基準進行聚焦，當僅使用1次波時，聚焦深度應(yīng)設(shè)置為1.2t；當

同時使用一二次波或僅使用二次波時，聚焦深度應(yīng)設(shè)置為2.2t，其中t為母材標稱厚度。

5.7.6耦合補償修正

當使用試塊調(diào)整靈敏度時，實際檢測靈敏度應(yīng)在基礎(chǔ)靈敏度基礎(chǔ)上增加耦合補償，修正值應(yīng)通過實

測得出。

5.8檢測實施

5.8.1掃查偏離

5.8.1.1TOFD檢測過程中，實際掃查路徑與理論掃查路徑之間的偏差不應(yīng)大于探頭中心間距的10%，TOFD

的掃查偏離可見圖5.8.1中的描述。

5.8.1.2PAUT檢測時，實際掃查路徑的與理論掃查路徑之間的偏差不應(yīng)造成波束覆蓋的不完整，也不

應(yīng)帶來過大的定位誤差。

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圖5.8.1TOFD掃查偏離示意圖

5.8.2系統(tǒng)校驗

5.8.2.1系統(tǒng)校驗應(yīng)在每班次檢查開始前及結(jié)束后進行，若連續(xù)工作時間較長，還應(yīng)每4小時校驗一次。

5.8.2.2系統(tǒng)硬件改變后應(yīng)進行系統(tǒng)校驗。

5.8.2.3系統(tǒng)校驗時應(yīng)與初次靈敏度設(shè)置時使用相同的試塊，并去除耦合補償。如直接在工件表面設(shè)置

靈敏度，則校驗時應(yīng)在與初次設(shè)置靈敏度相同的位置。

5.8.3掃查長度

單次掃查長度不應(yīng)超過2m。

5.8.4偏差處理

當檢測系統(tǒng)出現(xiàn)較大偏差時，應(yīng)重新調(diào)整檢測系統(tǒng)并對之前的檢測位置進行重新檢測，詳見表

5.8.1中的規(guī)定。

允許的最大偏移及處理辦法表5.8.1

靈敏度

靈敏度偏離不大于6dB無需注意，在數(shù)據(jù)分析時使用軟增益做適

當調(diào)整

靈敏度偏離大于6dB需要重新調(diào)整設(shè)置，且在此前最后一次有

效校驗之后的檢測均需重新進行

顯示位置

位置偏離不大于0.5mm或2%深度范圍（取無需注意

大者）

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位置偏離大于0.5mm或2%深度范圍（取需要重新調(diào)整設(shè)置，且在此前最后一次有

大者）效校驗之后的檢測均需重新進行

編碼器

500mm內(nèi)誤差不超過1%無需注意

500mm內(nèi)誤差超過1%需要重新調(diào)整編碼器，且在此前最后一次

有效校驗之后的檢測均需重新進行

6檢測數(shù)據(jù)分析及判讀

6.1數(shù)據(jù)有效性評價

6.1.1數(shù)據(jù)要求

合格的數(shù)據(jù)應(yīng)同時滿足以下要求，如數(shù)據(jù)不合格，應(yīng)重新進行采集

（1）數(shù)據(jù)A掃描的顯示范圍符合5.6.1中的要求。

（2）數(shù)據(jù)采集的長度與實際焊縫長度一致。

（3）數(shù)據(jù)丟失不應(yīng)超過總數(shù)據(jù)量的5%，且不允許相鄰數(shù)據(jù)連續(xù)丟失。

（4）掃查范圍內(nèi)不允許出現(xiàn)特征波降低12dB以上，PAUT檢測時整個掃查長度內(nèi)不允許出現(xiàn)明顯的背

景噪聲降低或其他耦合不良特征。

6.2相關(guān)顯示及非相關(guān)顯示

6.2.1總體要求

應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)，焊縫狀態(tài)等信息區(qū)分相關(guān)顯示及非相關(guān)顯示。

6.2.2TOFD缺陷分類

TOFD技術(shù)檢測時，相關(guān)顯示可分為表面開口型缺陷及埋藏型缺陷。

6.2.2.1表面開口型缺陷可細分為掃查面開口型缺陷，底面開口型缺陷及貫穿型缺陷。在TOFD檢測中，

表面開口型缺陷一般會帶來直通波或底面反射波的變形或斷開，且在圖像中只顯示下尖端或上尖端的信

號。其中下尖端信號相位與直通波相同，而上尖端信號相位與直通波相反。

6.2.2.2在TOFD檢測中，埋藏型缺陷按照其成像形態(tài)可分為點狀缺陷，線狀缺陷及條狀缺陷，其一般不

影響直通波或底面反射波。

7缺陷評定

7.1總體要求

7.1.1主要依照TOFD檢測結(jié)果對缺陷進行評定。當TOFD及PAUT同時檢測到同一個缺陷時，PAUT可作

為輔助定位及定性的工具。

7.1.2當TOFD及PAUT檢測到同一缺陷且PAUT信號顯示完整時，使用PAUT數(shù)據(jù)進行定位，TOFD圖像

進行定量。

7.1.3當PAUT檢測到TOFD檢測結(jié)果未顯示的缺陷時，以PAUT數(shù)據(jù)為依據(jù)對缺陷進行定位、定量及定

性。

7.2TOFD缺陷評定

7.2.1缺陷長度測量

7.2.1.1缺陷長度指缺陷在X軸投影間的距離，見圖7.2.1中l(wèi)。

7.2.1.2TOFD測長時，應(yīng)使用拋物線型擬合指針對缺陷在X軸上的起始位置及結(jié)束位置進行測量，缺陷

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的起始位置記錄為缺陷位置，結(jié)束位置與起始位置之間的差值記錄為缺陷長度。

圖7.2.1TOFD中長度、深度及自身高度示意

7.2.2缺陷深度測量

7.2.2.1缺陷深度指缺陷上端點與掃查面間的最短距離，見圖7.2.1中d1。

7.2.2.2對于無法分辨自身高度的缺陷而言，缺陷深度指缺陷顯示與掃查面之間的距離。

7.2.2.3對于具有自身高度的缺陷，缺陷深度為缺陷上端點與掃查面之間的距離。

7.2.2.4掃查面開口缺陷的深度為0。

7.2.3缺陷自身高度測量

7.2.3.1缺陷自身高度指沿X軸方向的某位置，缺陷在Z軸投影間的距離最大值，見圖7.2.1中h。

7.2.3.2對于表面開口缺陷而言，缺陷自身高度指缺陷上端點（下端點）距離底面（掃查面）的最大距離。

7.3PAUT缺陷評定

7.3.1缺陷長度測量

7.3.1.1推薦使用波幅降低到評定線的絕對靈敏度法對缺陷進行測長。起始位置記錄為缺陷位置，起始位

置與結(jié)束位置之間距離的差值記錄為缺陷長度。

7.3.1.2當采用其他方法對缺陷進行測長時，測長方法應(yīng)在工藝規(guī)程文件中予以明確，且應(yīng)通過工藝認可

證明該方法不會導致對缺陷的過小估計。

7.3.2缺陷深度及水平位置測量

缺陷最高波幅在Z軸方向上的位置及其在Y軸方向上的位置定義為缺陷深度及水平位置。見圖

7.3.1。

圖7.3.1PAUT中缺陷深度及水平位置

7.3.3缺陷自身高度的測量

7.3.3.1可使用尖端衍射法或-6dB法等方法對缺陷的自身高度進行測量。

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7.3.3.2自身高度測量方法應(yīng)在工藝規(guī)程文件中予以明確，且通過工藝認可證明其不會導致對缺陷的過小

估計。

8檢測記錄及報告

8.1檢測記錄及報告

8.1.1檢測報告

檢測報告中應(yīng)至少包含本節(jié)中規(guī)定的內(nèi)容。

8.1.1.1被檢工件細節(jié)，包括工程名稱、被檢工件的名稱、規(guī)格、材料、狀態(tài)、焊縫坡口形式等。

8.1.1.2硬件名稱，包括主機名稱及識別號、探頭名稱及識別號、編碼器識別號、試塊名稱及識別號等。

8.1.13參數(shù)設(shè)置內(nèi)容，包括參考標準、檢測級別、靈敏度設(shè)置方法、探頭晶片尺寸（TOFD）、楔塊角度

（TOFD）、PCS值（TOFD）、平均次數(shù)（TOFD）、探頭頻率（TOFD及PAUT）、探頭孔徑（PAUT）、楔塊角

度（PAUT）、掃描類型（PAUT）、角度范圍（PAUT）、掃描增量（PAUT）、探頭相對于焊縫的位置（PAUT）、

焊縫波束覆蓋示意圖（PAUT）、編碼器分辨率、試塊驗證數(shù)據(jù)等。

8.1.1.4檢測內(nèi)容，包括設(shè)置名稱、檢測類型、檢測時機、表面狀況、耦合劑、檢測溫度、掃查增量、

檢測位置及編號方式、檢測方向、檢測人員姓名及簽名、級別、證書編號及檢測日期等。

8.1.1.6缺陷評定，包括使用的數(shù)據(jù)判讀軟件名稱及版本、參考標準、驗收級別、返修次數(shù)、所使用的數(shù)

據(jù)處理功能、缺陷位置、缺陷長度、缺陷深度（TOFD及PAUT）、缺陷自身高度（TOFD）、缺陷距焊縫中

心線距離（PAUT）、合格與否、超標缺陷的掃描圖像、數(shù)據(jù)判讀人員姓名及簽名、級別及日期。

8.2檢測數(shù)據(jù)的保存及歸檔

8.2.1檢測數(shù)據(jù)的保存

8.2.1.1檢測數(shù)據(jù)應(yīng)在專門的存儲介質(zhì)中長期保存。

8.2.1.2檢測報告紙質(zhì)版應(yīng)由編寫人員及審核人員簽字后長期保存。

8.2.1.3檢測數(shù)據(jù)及檢測報告的保存期限不得小于船舶及產(chǎn)品的使用期。

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附錄A不等厚對接焊縫的檢測

A.1從平齊面進行檢測

A1.1當條件允許時，應(yīng)盡可能從平齊一面進行檢測，如圖A1.1（a）及圖A1.1（b）所示。

A1.2TOFD檢測設(shè)置與檢測等厚對接焊縫設(shè)置方法一致，設(shè)計工藝時板厚選取薄側(cè)板厚。

A1.3PAUT檢測時，厚板一側(cè)由于削斜存在，不宜進行二次波檢測，應(yīng)主要以一次波覆蓋下表面為主；

薄板一側(cè)應(yīng)使用一次波及二次波分別對底面及掃查面區(qū)域進行覆蓋。

A1.4檢測應(yīng)按照本標準正文部分要求進行。

圖A1.1（a）從平齊一面進行TOFD檢測

圖A1.1（b）從平齊一面進行PAUT檢測

A2從削斜面進行檢測

A2.1當僅能從削斜面進行檢測時，可從削斜斜面或平面進行檢測，如圖1.2（a）所示。

A2.2當從削斜面進行TOFD檢測時，會導致TOFD檢測盲區(qū)增大，定位及定量誤差增大。

A2.3應(yīng)至少從平面?zhèn)冗M行一二次波的PAUT檢測，如圖1.2（b）所示。

A2.4PAUT應(yīng)完整覆蓋TOFD檢測的盲區(qū)，該盲區(qū)尺寸應(yīng)制作專門的盲區(qū)試塊予以實測。

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圖1.2（a）從削斜面進行TOFD檢測

圖A1.2（b）從削斜面進行PAUT檢測

A3檢測方案需通過本標準4.2.9.3中模擬試塊的驗證。

_________________________________

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前??言

本文件參照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》，GB/T

20001.4《標準編寫規(guī)則第4部分：試驗方法標準》給出的規(guī)則起草。

本文件由中國材料與試驗團體標準委員會無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會（CSTM/FC94）提出。

本文件由中國材料與試驗團體標準委員會無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會（CSTM/FC94）歸口。

本文件為首次發(fā)布。

I

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船用厚板焊接接頭衍射聲時技術(shù)（TOFD）及相控陣超聲（PAUT）聯(lián)

合檢測

1范圍

1.1本標準規(guī)定了大型集裝箱船、大型礦砂船等結(jié)構(gòu)檢測中，使用衍射聲時技術(shù)（TOFD）及相控陣超聲

（PAUT）聯(lián)合檢測方法對厚板對接接頭進行檢測的方法及要求。其他船型的厚板檢測也可參照本標準進

行。

1.2本標準中定義的厚板是指公稱厚度不小于30mm的船用鋼板。

1.3本標準適用于同時滿足以下條件的焊接接頭：

（1）母材及焊縫材料為低碳鋼或低合金高強鋼；

（2）接頭形式為全熔透型對接接頭；

（3）材料厚度t：30mm≤t≤100mm（當焊縫兩側(cè)母材厚度不一致時，以薄側(cè)母材為準）。

1.4對于無法滿足TOFD及PAUT聯(lián)合檢測實施條件的結(jié)構(gòu)部位，應(yīng)按原檢測方法進行檢測。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修