ICSAXXX

AXXX

團體標準

T/CPASEGXXX—2024

承壓設備焊接接頭交流電磁場檢測

（征求意見稿）

AlternatingCurrentFieldMeasurementofWeldedJoints

inPressureEquipment

（在提交反饋意見時，請?zhí)峁┠さ南嚓P專利及相應的支持性文件）

2024-XX-XX發(fā)布2024-XX-XX實施

中國特種設備安全與節(jié)能促進會發(fā)布

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承壓設備焊接接頭交流電磁場檢測

1范圍

本文件規(guī)定了承壓設備焊接接頭采用交流電磁場檢測的方法要求。

本文件適用于承壓設備生產和使用過程中導電性金屬焊接接頭表面及近表面缺陷檢測，也可用于

水下金屬結構使用過程中焊接接頭表面及近表面缺陷檢測。

對于本文件未明確規(guī)定的導電性金屬材料、零部件及焊接接頭的交流電磁場檢測，可參照本文件

執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

——GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證

——GB/T12604.6無損檢測術語渦流檢測

——GB/T20737無損檢測通用術語和定義

——NB/T47013.1承壓設備無損檢測第1部分:通用要求

——ASTME2261StandardPracticeforExaminationofWeldsUsingtheAlternatingCurrentField

MeasurementTechnique

3術語和定義

GB/T12604.6界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

交流電磁場檢測Alternatingcurrentfieldmeasurement

ACFM

交流電磁場檢測技術是激勵線圈在工件中感應出均勻的交變電流，感應電流在裂紋、腐蝕等缺陷

位置產生擾動，基于電場擾動引起空間磁場畸變原理，利用檢測傳感器測量空間磁場畸變信號，從而

實現(xiàn)缺陷的檢測與評估。

坐標定義coordinatedefinition

檢測實施時，探頭掃查方向，掃查面以及工件形成的坐標系。

注：見圖1，X：沿掃查方向；Y沿掃查方向的垂直方向，位于掃查面內；Z：沿掃查面垂直方向。

圖1坐標定義

Bx信號Bxsignal

磁場X方向分量，平行于探頭掃查方向，與工件表面Y方向電流密度成正比。

1

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注：見圖2中的Bx。

Bz信號Bzsignal

垂直于工件表面的磁場分量，與X-Y平面的電流偏轉曲率成正比。

注：見圖2中的Bz。

圖2Bx、Bz信號

平面圖baseplot

Bx信號（3.2）或Bz信號（3.3）與時間/距離關系形成的平面圖譜。

蝶形圖butterflyplot

工件表面存在缺陷時，Bx信號（3.2）和Bz信號（3.3）的對應關系形成的平面圖譜。

注：x軸為Bz信號，y軸為Bx信號幅值，見圖3。

圖3蝶形圖

梯度信號gradientsignal

Bx信號（3.3）經過梯度算法（求梯度、濾波降噪、模式識別）后得到的缺陷判定信號圖。

注：見圖4。

圖4梯度圖

閾值thresholdvalue

2

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根據對比試塊設定的允許梯度信號最大值。

注：用于判定缺陷是否超標。

缺陷長度defectlength

缺陷在掃查面的投影間的距離。

注：見圖5中的l。

缺陷深度defectdepeth

缺陷下端點與掃查面間的距離。

注：見圖5中的d。

圖5缺陷長度和深度

幾何形狀影響geometryeffect

當檢測實施受到其他附近的結構影響時，工件局部表面Y方向電流出現(xiàn)變化，Bx信號（3.3）隨之

畸

變。

特征信號法featuresignalmethod

通過Bx、Bz形成的平面圖及蝶形圖，直接進行缺陷判定的方法。

梯度信號法gradientsignalmethod

通過梯度信號（3.3）和閾值（3.8），進行缺陷判定的方法。

相關顯示relevantindication

缺陷產生的磁場變化而導致的典型特征信號。

非相關顯示non-relevantindication

由工件形狀突變、工件上的機械創(chuàng)傷、材料磁導率差異等產生的磁場變化而導致的典型特征信

號。

偽顯示falseindication

由人工操作失誤，外部磁場干擾等并非由材料本身磁場變化而導致的典型特征信號。

4檢測工藝規(guī)程

檢測工藝文件包括工藝規(guī)程和操作指導書。

ACFM檢測應按照規(guī)定的工藝規(guī)程實施，工藝規(guī)程應不少于表1規(guī)定內容，并明確相關因素的具

體范圍和要求。相關因素的變化超出規(guī)定時，應重新編制或修訂工藝規(guī)程。

3

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表1工藝規(guī)程相關因素

序號相關因素

1被檢工件類型及規(guī)格

2探頭（型號和編號）

3儀器（型號和編號）

4組合頻率

5掃描方向和范圍

6掃查方式及速度

7被檢結構表面狀態(tài)

8涂層厚度（僅當增大時）

9人員操作資格鑒定要求

操作指導書應根據被檢工件和工藝規(guī)程的要求編制。其內容應包括：

a)檢測技術要求：檢測時機、檢測比例、合同約定的合格等級等；檢測設備和器材：

b)檢測儀器、探頭、掃查裝置、試塊名稱和規(guī)格型號、設備性能檢查的項目、時機和合格要求；

c)檢測工藝參數(shù)：包括檢測區(qū)域、掃查面及其準備要求、探頭位置、掃描及掃查方式、檢測系

統(tǒng)設置和校準(激勵頻率、掃描范圍與、靈敏度、閾值與顯示方式等)，橫向缺陷的檢測。

5人員要求

交流電磁場檢測人員的資質要求應符合GB/T9445的有關規(guī)定。

對于從事簡單幾何形狀的原材料、受壓元件及鐵素體鋼制對接接頭交流電磁場檢測的人員應具有

一定的金屬材料、焊接、熱處理及承壓設備制造安裝等方面的基本知識；對于從事其他檢測對象的交

流電磁場檢測人員，還應掌握相關材料、結構、制造工藝和電磁場建模等知識，并經過專項訓練，具

備所需的技術能力和相應的檢測經驗。

6檢測設備和器材

檢測設備包括檢測儀器以及與儀器相連接的探頭、線纜等所有物件；器材是指實現(xiàn)檢測功能所需

且不與儀器相連接的其他器件和材料，包括試塊和耗材等。檢測設備和器材性能應符合本文件要求，

功能應滿足所檢測對象的工藝要求。

檢測儀器

儀器應至少具有多通道電磁信號發(fā)射、接收、放大、數(shù)據自動采集、記錄、顯示和分析功能；儀器

顯示應包括Bx和Bz信號的平面圖，蝶形圖及梯度圖。儀器應符合其相應的產品標準規(guī)定，具有產品質

量合格證明文件。

探頭

探頭應至少能產生適用于所檢測構件材質的一個頻率的電磁信號，同時能夠測量磁場的Bx和Bz信

號；探頭頻率為1kHz-50kHz。除非材料、表面狀態(tài)或涂層變化而要求采用其他頻率；探頭應符合其相

應的產品標準規(guī)定，具有產品質量合格證明文件。

儀器探頭組合性能

6.3.1檢測儀器和探頭的組合性能包括組合頻率、靈敏度、缺陷定位精度及缺陷定量精度。組合性能

的測試方法及合格要求見表2。

表2儀器探頭組合性能要求

性能檢驗方法允許誤差范圍

激勵頻率應在儀器信號發(fā)生單元輸出端測量，與顯示激勵頻率fd（典型值

組合頻率1kHz）比較，顯示值與測量值的相對誤差按照式（1）計算?！?%

???

??×100%(1)

??

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性能檢驗方法允許誤差范圍

式中：

fd信號發(fā)生單元顯示頻率值；

fm信號發(fā)生單元測量頻率值；

使用交流電磁場檢測設備在對比試塊上進行測試，探頭從試件中央向試件邊

靈敏度/

緣勻速運動，探頭至少能發(fā)現(xiàn)試塊上3*0.5mm的最小缺陷信號。

使用交流電磁場檢測設備在標準試件上進行裂紋定位測試，探頭勻速掃描缺

缺陷定位精度±5mm

陷區(qū)域，并對標準試塊人工缺陷進行定位測量，定位誤差不大于±5mm

長度定量誤差不大于±

使用交流電磁場檢測設備在標準試件上進行裂紋尺寸定量測試，探頭勻速掃

缺陷定量精度1mm，深度誤差不超過

描缺陷區(qū)域，并對標準試塊人工缺陷進行尺寸定量測量。

25%

6.3.2以下情況應測定儀器和探頭的組合性能：

a)新購置的交流電磁場檢測儀器和(或)探頭；

b)儀器、探頭和連接線纜在維修或更換主要部件后；

c)檢測人員有懷疑時。

試塊

ACFM試塊分標準試塊和對比試塊，應由具有CNAS（中國國家認證委員會）或CMA（中國計量認

證）資格的機構出具合格證書。

6.4.1標準試塊

6.4.1.1標準試塊是指具有規(guī)定的化學成分、表面粗糙度、熱處理及幾何形狀的材料塊，用于評定和

校準交流電磁場檢測系統(tǒng)，即用于儀器探頭系統(tǒng)性能校準的試塊。

6.4.1.2交流電磁場檢測用標準試塊的具體形狀和尺寸見圖6，試塊上有焊縫時，切槽應加工在焊縫

趾部位。

圖6ACFM標準試塊

6.4.2對比試塊

6.4.2.1對比試塊中應含有意義明確的采用機加工方式制作的人工缺陷。

6.4.2.2通用對比試塊的幾何形狀、尺寸和人工缺陷設置按本文件相應內容圖樣規(guī)定，其尺寸精度應

滿足規(guī)范要求。

6.4.2.3專用對比試塊與被檢工件的材料、外形尺寸和制造工藝相同或相似；人工缺陷的設置可參考

本文件相應內容圖樣規(guī)定，應滿足檢測校準和設備調試的要求。

設備檢定

6.5.1設備檢定宜采用標準試塊和對比試塊進行。

6.5.2每年至少對檢測儀器和探頭組合性能中的組合頻率、靈敏度、缺陷定位精度及缺陷定量精度進

行一次檢定并記錄，測試要求應滿足表1規(guī)定。

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6.5.3每次檢測前應檢查儀器設備器材的外觀、線纜連接和開機信號顯示等情況是否正常。

7檢測實施

檢測前準備

7.1.1檢測面要求

7.1.1.1采用焊、軋、鑄、鍛后的結構自然表面狀態(tài)通?？色@得滿意的結果。如表面質量影響檢測結

果時可進行一定的打磨。

7.1.1.2進行ACFM檢測前，被檢表面及鄰近25mm范圍區(qū)域內，應清除污垢、銹皮、焊劑、磁性覆

層或其他可能影響檢測的外來物，使探頭可平穩(wěn)運動。

7.1.1.3剩磁場會影響ACFM的感應電場并產生偽顯示，因此ACFM宜在磁粉檢測（MT）前進行。

如果在MT后進行ACFM，當表面有剩磁場存在時，須進行退磁。

7.1.2標識及參考線

7.1.2.1沿焊縫長度方向應按照一定規(guī)則進行間隔標記，便于檢測定位。

7.1.2.2檢測前，應在掃查面上設定參考線以便進行垂直掃查，參考線距焊縫的距離檢應根據工藝設

置而定：掃查時，應保持探頭位置與設定參考線位置的偏差不大于5%。

檢測工藝參數(shù)

7.2.1應根據被檢工件的類型、材質、結構尺寸、檢測位置以及檢測方式綜合選擇探頭和檢測區(qū)域、

范圍等。

7.2.2ACFM探頭選擇的參數(shù)包括類型、頻率、陣列數(shù)量等。對于金屬材料，在保證檢測深度的情況

下，宜選用頻率更高的探頭；對于較大尺寸的原材料和零部件檢測，宜選用陣列探頭；對于有限空間

中的檢測，宜選用筆式探頭。

7.2.3楔塊的選擇主要基于被檢工件形狀規(guī)格。對于曲面工件，當楔塊與被檢工件接觸面的間隙大于

0.5mm時，應采用曲面楔塊或對探頭進行適當修磨。

7.2.4工件邊緣受邊緣效應影響，存在檢測盲區(qū)，應根據該參數(shù)選用合適探頭。

7.2.5工作溫度在-10℃～80℃時，可采用常規(guī)探頭和楔塊。若溫度超過80℃或低于-10℃，應采

用特殊探頭和楔塊；檢測系統(tǒng)設置和校準與實際檢測溫度之差應控制在±15℃之內。

設備校準和靈敏度調整

7.3.1設備校準

將探頭放到標準試塊上，將探頭沿標準試塊焊縫勻速掃查，探頭移動過程中晃動幅度不得超過±

1mm。

保持勻速前行掃查，探頭經過標準試塊50*5mm切槽時軟件界面出現(xiàn)缺陷信號特征，Bx信號出現(xiàn)

波峰或波谷、Bz信號出現(xiàn)波峰波谷、蝶形圖圍成一個圓周（如圖2，3），其中切槽的顯示圖像高度為全

屏高的50%（±10），且寬度為全屏寬的175%(±20)，并能容易地檢測6*2.5mm的切槽信號。

7.3.2靈敏度調整

7.3.2.1根據檢測對象及見靈敏度要求，選擇合適的對比試塊及模擬缺陷。

7.3.2.2將探頭放到對比試塊上，將探頭沿對比試塊焊縫勻速掃查，探頭移動過程中晃動幅度不得超

過±1mm。

保持勻速前行掃查，探頭經過模擬缺陷時軟件界面出現(xiàn)缺陷信號特征，Bx、Bz信號出現(xiàn)畸變，

其中調整Bx和Bz信號的顯示，使模擬缺陷的Bx顯示圖像高度為全屏高的30%（±5），設置兩條靈敏

度閾值線分布位于為Bx背景0基值的上側全屏高度的15%和下側全屏高度的15%，如圖7所示。

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圖7靈敏度調整結果、

掃查

7.4.1儀器探頭掃查速率宜控制在5mm/s～60mm/s。

7.4.2掃查時探頭與接觸面宜保持接觸，不能滿足時提離高度不宜大于5mm。

7.4.3探頭正下方覆蓋Y方向最大掃查范圍由探頭激勵線圈和接收磁場傳感器組件設計決定，單探頭

典型值為10mm。

7.4.4檢測時，探頭靠近焊縫一側的邊緣與焊縫趾部平齊，探頭前端平行于焊縫長度方向。沿焊縫趾

部平行地移動探頭。然后在焊縫的另一側趾部作同樣的掃查。

7.4.5檢測時，探頭需一次或多次覆蓋工件的檢測區(qū)域以實現(xiàn)缺陷的有效檢出，當焊縫寬度大于10

mm時，在焊縫上增加至少一組掃查。多次掃查時，兩次相鄰檢測的掃查區(qū)域在長度和寬度方向應有

20%的覆蓋。

7.4.6當出現(xiàn)蝶形圖閉合或閾值超標信號時，應將探頭沿掃查方向重復掃查三次以上，當三次掃查結

果一致時，方可進行異常記錄。

設備復核

7.5.1復核時機

在如下情況時應對檢測系統(tǒng)進行復核：

a)檢測過程中儀器、探頭或連接線纜更換；

b)檢測結果出現(xiàn)明顯異常時；

c)連續(xù)工作4h及以上；

d)檢測結束時。

7.5.2復核內容與要求

復核內容主要包括探頭靈敏度、缺陷定位精度及定量精度。復核與設置時所使用的對比試塊及其

他技術條件均應相同，若復核時發(fā)現(xiàn)缺陷的波形變化超過10%，上次核查以來檢測的部位應進行復檢。

8顯示分析及缺陷判定

顯示記錄

檢測圖像一般包括Bx信號平面圖、Bz信號平面圖、蝶形圖等。

當Bx，Bz信號圖以及蝶形圖滿足圖2，3，且靈敏度超過閾值時，應記錄此時該顯示范圍和位置。

信號靈敏度未超過閾值或者蝶形圖無閉合趨勢的顯示、至少應記錄其位置。

檢測圖像分析

8.2.1掃查方向與缺陷方向平行

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探頭沿著X方向掃查，當缺陷沿著X方向時，金屬結構表面感應電流垂直繞過缺陷，感應電流引起

的畸變磁場達到最大數(shù)值，交流電磁場檢測靈敏度最高，特征信號Bz出現(xiàn)峰谷變化，特征信號Bx呈現(xiàn)

波谷和極小值，蝶形圖順時針閉合。

8.2.2掃查方向與缺陷方向垂直

探頭沿著X方向掃查，當缺陷沿著Y方向時，金屬結構感應電流與缺陷平行。此時：

a)非鐵磁性金屬結構（如：鋁、不銹鋼等）感應電流引起的畸變磁場數(shù)值達到最小，交流電磁

場檢測靈敏度最低，易造成缺陷漏檢；

b)鐵磁性材料感應電流引起的畸變磁場數(shù)值達到最小，但激發(fā)磁場垂直穿過缺陷并形成泄漏磁

場，磁場分量Bx呈現(xiàn)波峰和極大值，特征信號Bz呈現(xiàn)較窄的峰谷變化，蝶形圖逆時針閉合。

缺陷判定

8.3.1對于表面缺陷，可根據Bx信號幅值計算引起該信號的缺陷的深度，可根據Bz信號峰谷間距，

計算缺陷長度。

8.3.2對檢測中發(fā)現(xiàn)的不能排除由非相關因素引起的信號，如提離、邊緣、臺階等干擾信號，應將響

應信號視為由缺陷引起，并依8.3.1計算缺陷的方向、長度。

8.3.3根據相關產品的技術條件或與委托方商定的驗收準則，對被檢構件給出合格與否的結論。

8.3.4當產品技術條件和相關技術協(xié)議未給出驗收準則時，可以僅對所發(fā)現(xiàn)缺陷給出定量的評定，而

不給出合格與否的結論。

9檢測記錄及報告

檢測記錄

對每次檢測，應按照現(xiàn)場操作的實際情況詳細記錄檢測過程的有關信息和數(shù)據，除此之外，還應

至少記錄以下內容：

a)工藝規(guī)程編號和版本；

b)ACFM儀器型號和編號；

c)軟件編號和版本；

d)探頭型號和編號；

e)標準試塊；

f)被檢焊縫或表面編號和位置；

g)被檢對象材質、焊接工藝；

h)檢測時機；

i)檢測到的特征信號的示意圖或記錄表；

j)限制接近區(qū)域或不能接近的區(qū)域；

k)檢測人員資質（有要求時）。

檢測報告

應根據檢測記錄，出具檢測報告，至少包括以下內容：

d)工藝規(guī)程編號和版本；

e)ACFM儀器型號和編號；

f)探頭型號和編號；

g)標準試塊；

h)被檢焊縫或表面編號和位置；

i)被檢對象材質、焊接工藝；

j)檢測時機；

k)相關顯示及其位置，范圍；

l)限制接近區(qū)域或不能接近的區(qū)域；

m)檢測人員資質（有要求時）。

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A

A

附錄A

（規(guī)范性）

非標準溫度金屬焊接接頭交流電磁場檢測

A.1總則

本附錄適用于溫度超過80℃或低于-10℃金屬焊接接頭的交流電磁場檢測。

A.2檢測設備

A.2.1探頭

A.2.1.1非標準溫度檢測時，應采用專用高溫探頭進行；

A.2.1.2探頭表面應使用保溫材料進行防護，探頭與檢測表面不應直接接觸；

A.2.1.3檢測過程中應根據檢測對象和檢測要求，選擇大小、形狀、頻率合適的探頭。

A.2.2試塊

A.2.2.1非標準溫度檢測時，應采用專用對比試塊；

A.2.2.2對比試塊校準時表面溫度宜與待測部位表面溫度保持一致；

A.3核查

至少每隔30min，檢測結束后，以及檢測過程中出現(xiàn)明顯異常時應對系統(tǒng)性能進行核查，如果在標

準試塊上切槽的特征信號響應變化超過10%，上次核查以來檢測的部位應進行復檢。

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B

B

附錄B

（規(guī)范性）

水下金屬焊接接頭交流電磁場檢測

B.1總則

本附錄適用于水下金屬焊接接頭的交流電磁場檢測。

B.2人員要求

檢測人員分為水面操作員及水下操作員

水面操作員:熟練的操作員并持有相關機構認可的Ⅱ級以上ACFM證書。

水下操作員:應接受探頭操作訓練。

B.3檢測設備

B.3.1水下交流電磁場檢測設備

水下檢測時應使用水下專用交流電磁場檢測系統(tǒng)；

水下交流電磁場檢測設備包括檢測儀器、水下艙體以及與艙體相連接的水下探頭、掃查裝置和線

纜等所有物件；器材是指實現(xiàn)檢測功能所需且不與儀器相連接的其他器件和材料，包括試塊和耗材等。

水下艙體及探頭水密性應滿足所檢測對象的工藝要求。

B.3.2水下單元耐壓試驗

水下單元應定期進行耐壓試驗，要求如下：

將水下單元置一定水壓下，數(shù)值為系統(tǒng)規(guī)定水壓的120%，130%，140%，150%，160%,170%進

行試驗。此時使用水下交流電磁場檢測設備對標準對比試塊進行檢測，探頭勻速掃描缺陷區(qū)域，重復

掃查10次并進行記錄。10次掃查中出現(xiàn)典型缺陷信號特征，且缺陷信號達到校驗標定線的的掃查次數(shù)

大于等于9次，視為在該壓力下可正常工作。要求系統(tǒng)正常工作水壓至少為規(guī)定水壓的150%。

B.4檢測

B.4.1表面狀況

水下檢驗應將海生物、松散涂層等污物清除，表面應清理至使探頭能平穩(wěn)運動。表面要求與常規(guī)

的渦流檢測近似?？刹捎檬謩庸蔚端⒆忧謇恚匾獣r采用高壓水射流技術清理。

在探傷之前操作員應確認表面條件是否可以接受。

表面詳細情況可以通過水下目視檢驗進行確認。

B.4.2檢測實施

B.4.2.1參照正文第7章進行交流電磁場檢測；

B.4.2.2對管座角焊縫檢測，存在缺陷從焊接接頭延伸至母材的情況，會導致檢測圖像的Bx信號突

然降低，而Bz無波峰或波谷。此時應在母材上沿預期的缺陷進行掃描，直到找到缺陷的端點。

B.4.2.3當測量獲得的裂紋深度大于板厚時，表示裂紋可能完全穿透焊縫，此時應要求潛水員進一步

確認，可通過裂紋的開口或背面觀察確認。

B.4.2.4被檢焊縫的長度大于400毫米時，應對焊縫進行分段掃查(長距離掃查潛水員操作困難，探頭

更易出現(xiàn)異常提離)。

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C

C

附錄C

（資料性）

顯示信號判定流程

顯示信號分為偽顯示、相關顯示、非相關顯示，可以通過圖C.1所示流程進行判定。