GB/T 41120-2021 无损检测 非铁磁性金属材料脉冲涡流检测

　　ICS 19 . 100 CCS J 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41 120—2021

　　无损检测

　　非铁磁性金属材料脉冲涡流检测

　　Non-destructivetesting—Testmethodfornon-ferromagneticmetalliccomponent

　　pulsededdycurrenttesting

　　2021-12-31 发布 2022-07-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—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。

　　本文件由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC 56)提出并归口 。

　　本文件起草单位：中国特种设备检测研究院、华中科技大学、爱德森(厦门)电子有限公司、中国空气动力研究与发展中心、嘉兴市特种设备检验检测院、长沙学院、成都信息工程大学、安徽华工智能科技研究院有限公司、中冶建筑研究总院有限公司、中国计量大学。

　　本文件主要起草人：沈功田、武新军、胡斌、宋韵、陈晓辉、祝新伟、张卿、林俊明、李建、胡云、俞跃、王婷、范孟豹、李寰、万强、张迪、沈永娜、梁晓瑜。

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　无损检测

　　非铁磁性金属材料脉冲涡流检测

　　1 范围

　　本文件规定了使用脉冲涡流技术进行非铁磁金属材料腐蚀和裂纹检测的方法。

　　本文件适用于覆盖层厚度不大于 200 mm,厚度为 1 mm~50 mm、曲率半径不小于 25 mm 的奥氏

　　体不锈钢、铝及铝合金等非铁磁性金属材料构件检测，其他非铁磁性金属材料经验证后参照执行。

　　本文件适用于不拆除覆盖层的情况下承压设备构件由大面积腐蚀等引起的壁厚不连续的检测，适用于薄壁承载件蒙皮深层及连接部件周围区域点蚀、麻坑等小体积型不连续和裂纹的检测。

　　本文件不规定验收准则，具体的验收准则由合同各方协商确定。

　　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/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证

　　GB/T 11344 无损检测 超声测厚

　　GB/T 12604 . 6 无损检测 术语 涡流检测

　　GB/T 18851 . 1 无损检测 渗透检测 第 1 部分：总则

　　GB/T 28705 无损检测 脉冲涡流检测方法

　　NB/T 47013 . 3 承压设备无损检测 第 3 部分：超声检测

　　3 术语和定义

　　GB/T 12604 . 6、GB/T 28705 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　差分信号 differentialsignal

　　待测区域信号与参考区域信号的差值。

　　3.2

　　峰值 peakamplitude;PA

　　差分信号幅值的最大值。

　　3.3

　　峰值时间 timetopeakamplitude;TPA

　　自激励信号停止开始，差分信号幅值到达最大值时的时间。

　　3.4

　　过零时间 timetozero-crossing;TZC

　　差分信号幅值从正变为负的时间。

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　3.5

　　提离交叉点 lift-offintersection;LOI

　　不同提离高度的差分检测信号相交的点。

　　4 方法概要

　　脉冲涡流检测基本原理见 GB/T 28705 。在探头中通以图 1 所示的方波激励电流信号，当激励电流信号从高(低)电平跳变到零时，用磁敏感元件(如线圈、霍尔元件和磁敏电阻等)获得图 1 所示的检测信号，从检测信号中获取的特征量用于评价被检件状况。

　　非铁磁性金属构件脉冲涡流检测的常用特征量有图 2 给出的差分信号的 PA、TPA、TZC 及图 3 给出的 LOI 等 。通常，峰值与金属损失大小相关，过零时间与不连续的深度相关，峰值和过零时间均用于评价不连续的尺寸。

　　标引序号说明：

　　1 — 激励电流信号;

　　2 — 无不连续的检测信号;

　　3 — 有不连续的检测信号。

　　图 1 激励信号与检测信号

　　标引序号说明：

　　1 — 峰值;

　　2 — 峰值时间;

　　3 — 过零时间。

　　图 2 差分信号

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　标引序号说明：

　　1 — 提离交叉点。

　　图 3 提离交叉点

　　5 安全警示

　　本文件没有完全给出进行检测时的安全要求，使用本文件的各方有义务在检测前建立适当的安全和防护准则。

　　使用本文件的检测人员应在检测前建立安全准则，其内容包括以下要素。

　　a) 检测人员应遵守检测现场的安全要求，并按照规定穿戴防护工作服和佩戴有关防护设备。

　　b ) 在线检测时，应注意被检件的温度状态，以免烫伤或冻伤;应避免安全阀过早或突然开启引起的危险后果，尤其是被检件内储存有毒或易燃、易爆等危害性介质时。

　　c) 高空作业检测时，应获取相关方认可。

　　6 人员要求

　　按本文件实施检测的人员，按 GB/T 9445 规定的或合同各方同意的体系进行资格鉴定与认证，并由雇主或其代理对其进行岗位培训和操作授权。

　　7 检测工艺规程

　　7 . 1 通用检测工艺规程

　　从事非铁磁金属材料脉冲涡流检测的人员应按本文件的要求制定通用检测工艺规程，其内容应至少包括以下要素：

　　a ) 适用范围;

　　b ) 引用文件;

　　c ) 检测人员资格;

　　d) 检测仪器设备信息：探头、仪器主机、分析软件和连接线等;

　　e) 被检件信息：几何形状与尺寸、材质、设计与运行参数;

　　f) 被检件表面状态和覆盖层状态：保护层材料、厚度及绝热层厚度;

　　g) 灵敏度设置;

　　h) 静态检测时，检测部位测点分布;

　　i ) 动态扫查时，步进距离设置;

　　j) 检测结果;

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　k ) 检测记录、报告和资料存档;

　　l ) 编制、审核和批准人员;

　　m ) 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

　　8 . 1 概述

　　检测设备包括仪器主机、探头和电缆线等;辅助器材用于校准检测仪器主机，包括标准试件、非导体垫块和金属薄板等。 必要时，检测设备宜具有位置记录装置。

　　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。

　　8 . 2 仪器主机

　　检测仪器主机应具有脉冲涡流信号激励、数据采集、信号波形显示、分析与存储的功能，且至少满足以下要求：

　　a) 激励信号的重复频率可调范围至少包含 0.2 Hz~2 Hz;

　　b) 数据采集硬件具有与信号激励同步功能。对于选定的探头，在有效检测范围内设定参考值时，其检测信号特征明显;

　　c) 以百分比的形式给出被检件的相对壁厚值或给出某一区域的试件检测信号图像;

　　d) 连续存储 100 个以上检测点的检测结果及对应检测信号波形的原始数据;

　　e) 检出 8.4.1 规定的标准试件中的壁厚减薄、刻槽和平底孔。

　　8 . 3 检测探头

　　8 . 3 . 1 应给出适用被检件的壁厚、最小直径、绝热层厚度、保护层材质及厚度等性能参数。

　　8 . 3 . 2 探头磁场探测区域与探头尺寸相对应，大的磁场探测区域降低检测精度，因而在保证检测灵敏度、精度和信号质量的情况下，尽可能选择小尺寸的探头。

　　8 . 3 . 3 探头上宜配有支撑杆，以便于进行高处检测作业。

　　8 . 3 . 4 在保证灵敏度和检测精度的情况下，可增加连接探头和仪器的电缆长度。

　　8 . 4 试件

　　8 . 4 . 1 标准试件

　　8 . 4 . 1 . 1 概述

　　制作标准试件模拟被检件的不连续状况，用于测试仪器和探头在其量程范围内的性能参数和检测误差。

　　检测对象为承压设备构件时，不连续的形式主要为大面积均匀壁厚减薄。Ⅰ 号标准试件采用带有不同厚度阶梯的阶梯管模拟均匀壁厚减薄，规格见图 4 ; Ⅱ号标准试件采用带有不同厚度阶梯板模拟均

　　匀壁厚减薄，规格见图 5 。

　　检测对象为薄壁承载件时，不连续的形式主要为小面积壁厚减薄和裂纹。Ⅲ号标准试件采用不同深度的平底孔模拟小面积壁厚减薄，规格见图 6; Ⅳ号标准试件采用不同深度 U 形刻槽模拟裂纹，规格

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　见图 7 。

　　8.4. 1 .2 Ⅰ 号标准试件

　　Ⅰ 号标准试件为阶梯管试件，材质为 304 奥氏体不锈钢 (06Cr19Ni10) ,粗加工规格应为外径60 mm 的管道。 试件上分别加工出壁厚为 3 . 0 mm、3 . 5 mm、4 . 0 mm、4 . 5 mm 和 5 . 0 mm 的台阶模拟均匀壁厚减薄。阶梯壁厚的公差为 ±0.2 mm,亦可在每个阶梯区域选取 5 个不同部位，按 GB/T 11344 进行超声测厚，测量值相对差值小于 0.2 mm。Ⅰ 号标准试件规格见图 4。

　　单位为毫米

　　图 4 Ⅰ 号标准试件

　　8.4. 1 .3 Ⅱ 号标准试件

　　Ⅱ号标准试件为平板试件，材质为 304 奥氏体不锈钢(06Cr19Ni10) ,粗加工规格应为 1 800 mm×

　　600 mm×50 mm 的平板。 试件上分别加工出 50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm, 20 mm、

　　15 mm 和 10 mm 的台阶模拟均匀壁厚减薄。阶梯板厚公差为± 0. 5 mm,亦可在每个阶梯区域选取5 个不同部位，按 GB/T 11344 进行超声测厚，测量值相对差值小于 0. 5 mm。Ⅱ 号标准试件规格见

　　图 5 。

　　单位为毫米

　　a)主视图

　　图 5 Ⅱ 号标准试件

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　单位为毫米

　　b)俯视图

　　图 5 Ⅱ 号标准试件(续)

　　8.4. 1 .4 Ⅲ号标准试件

　　Ⅲ号标准试件为平板试件，材质为 LC4 铝合金，粗加工规格应为 300 mm× 150 mm× 1 mm 的平板。试件上分别加工出直径为 25 mm,深度为 0 .2 mm、0 .4 mm 和 0 .6 mm 的平底孔模拟小面积壁厚减薄。试件厚度公差为 ±0.2 mm,平底孔直径公差为± 0.5 mm,深度公差为± 0.05 mm。试件上下表面平行度小于 0.2 mm。Ⅲ号标准试件规格见图 6。

　　单位为毫米

　　a)主视图

　　b)仰视图

　　图 6 Ⅲ号标准试件

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　单位为毫米

　　c)位置 A 的细节 d)位置 B 的细节 e)位置 C 的细节

　　图 6 Ⅲ号标准试件(续)

　　8.4. 1 .5 Ⅳ号标准试件

　　Ⅳ号标准试件为平板试件，材质为 LC4 铝合金，粗加工规格应为 300 mm× 150 mm× 3 mm 的平板。试件上分别加工出长度为 4 mm、宽度为 1 mm、深度为 0 .6 mm、1 .2 mm 和 1 .8 mm 的刻槽模拟裂纹。试件厚度公差为 ±0 .5 mm,刻槽长度和宽度公差为 ±0 .2 mm,深度公差为 ±0 .2 mm。试件上下表面平行度小于 0.5 mm。Ⅳ号标准试件规格见图 7。

　　单位为毫米

　　a)主视图

　　b)俯视图

　　图 7 Ⅳ号标准试件

　　8 . 4 . 2 非导体垫块

　　可采用一个或多个已知厚度的非导体垫块模拟不同厚度的绝热层。

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　8 . 4 . 3 金属薄板

　　可采用与被检对象保温层外壳材质一致或相近的金属薄板来模拟保温层外壳。

　　8 . 5 检测设备的维护和校准

　　制定书面规程，对检测设备进行周期性维护和检查，以保证仪器功能。

　　在去现场进行检测之前，应选择相应规格的标准试件对检测仪器进行校准，若检测结果与已知试件缺陷相符，则表明仪器正常。

　　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。

　　9 检测

　　9 . 1 检测前的准备

　　9 . 1 . 1 资料审查

　　资料审查宜包括以下内容：

　　a) 被检件制造文件资料：产品合格证、质量证明文件和竣工图等;

　　b) 被检件运行记录资料：开停车情况、运行参数、工作介质、载荷变化情况和运行中出现的异常情况等;

　　c ) 检验资料：历次检验检测报告;

　　d) 其他资料：修理和改造的文件资料等。

　　9 . 1 . 2 现场勘察

　　应对被检件现场进行勘察，找出可能影响检测结果的因素，如支吊架、内部或外部附件等。 在检测时宜避免这些因素的干扰。

　　9 . 1 . 3 作业指导书或工艺卡的编制

　　对于每个被检件，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脉冲涡流检测作业指导书或工艺卡，确定脉冲涡流检测的部位和表面条件，画出被检件的结构示意图，对检测部位进行编号 。检测部位应避开内部或外部金属附件。

　　9 . 2 检测表面条件要求

　　检查被检件表面情况，以保证检测精度。 检查的表面情况主要包括以下要素：

　　a) 应无大面积焊疤及其他金属连接结构等;

　　b ) 保温层宜连续且厚度均匀;

　　c) 对于带有金属保温层外壳的被检件，应避免在金属外壳有破损或搭接处进行检测。

　　9 . 3 检测实施

　　9 . 3 . 1 检测方式

　　对于承压设备，宜按照静态检测或者动态扫查的方式进行;对于薄壁承载件，宜按照动态扫查的方式进行。

　　对于平板检测，应保持探头面与被测区域平行;对于曲面检测，应保持探头面与被测区域对正相切。

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　9 . 3 . 2 静态检测方式

　　9 . 3 . 2 . 1 参考区域的选择原则

　　静态检测时应选择检测信号特征明显的区域设为参考区域，参考区域应已知壁厚或可进行超声测厚，超声测厚按照 GB/T 11344 执行。

　　已获取的检测数据中有和被检件具有相同材质、相同覆盖层材料及厚度、相同表面条件、相同工况以及使用相同探头等情况时，也可采用已知壁厚的数据作为参考值。

　　9 . 3 . 2 . 2 调整参考区域

　　当检测区域与参考区域之间存在以下情况时，应重新选定参考区域。

　　a) 被检件材质不一致;

　　b ) 公称壁厚偏差超过 10% ;

　　c) 曲率变化超过 20% ;

　　d) 温差超过 50 ℃ ;

　　e) 覆盖层的种类和结构发生较大的变化;

　　f) 覆盖层的厚度变化大于 20% ;

　　g) 覆盖层内金属网的布置不规则;

　　h) 被检件周围环境或其他因素产生较大电磁特性差异等。

　　9 . 3 . 2 . 3 记录参考区域

　　参考区域的具体位置、选择原则、实际壁厚等信息应详细记录。

　　9 . 3 . 3 动态扫查方式

　　如采取动态扫查方式进行，检测设备宜有自动记录移动距离的功能。 动态扫查分为圆周扫查和直

　　线扫查两种方式，圆周扫查时最大圆周步进为 5°或 200 mm 弧长，两者取较小值;直线扫查时的最大直线步进距离为 200 mm。

　　9 . 4 检测记录

　　检测记录的主要内容应至少包括第 10 章列出的内容，检测记录和脉冲涡流检测数据应按合同约定保存。

　　9 . 5 影响检测结果的因素

　　对检测结果的影响包括以下因素：

　　a) 保温层的种类、结构和厚度;

　　b) 被检件的几何尺寸和形状、温度、振动等;

　　c) 探头面与被测区域的相对位姿、探头附近的电磁导体或电磁场;

　　d) 参考区域与被检区域材料性能的差异;

　　e) 扫查速度。

　　9 . 6 检测结果

　　9 . 6 . 1 检测结果的解释与评价

　　检测完成后，应以列表形式或图像方式给出检测结果。

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　当与参考区域相比，检测区域存在较大的物理特性差异时，应对检测数据进行适当的修正或补偿，再对修正补偿后的结果进行重新评价。

　　9 . 6 . 2 检测结果的验证

　　脉冲涡流检测给出的结果是探头覆盖区下的剩余金属壁厚当量，由于腐蚀的大小和形状与人工缺陷不同，且被检件的实际部位与参考区域存在差异，因此检测结果显示的当量值与其真实情况会存在一

　　定的差异，一旦发现壁厚损失达 20%以上或裂纹的检测信号，首先应拆除覆盖层，然后采用以下一种或

　　几种方法进行验证：

　　a) 采用 目视和小锤敲击的方法进行检测，用以分辨是位于外表面或内表面的腐蚀;

　　b) 用超声波测厚仪测量该部位的剩余壁厚，超声测厚遵照 GB/T 11344 中的规定;

　　c) 对于外表面腐蚀可采用深度尺直接测量腐蚀深度;对于内表面腐蚀，应进行超声检测，以更精确地测量腐蚀深度，按 NB/T 47013 . 3 执行;

　　d ) 对于表面裂纹可采用渗透检测方法，按 GB/T 18851 .1 执行;对于内部裂纹，应进行超声检测;

　　e) 采用射线或其他无损检测方法进行验证检测。

　　必要时，经合同各方同意，也可采用抽查解剖的方式进行验证。

　　10 检测报告

　　检测报告的内容应根据检测要求制订，应至少包括以下要素：

　　— 检测机构名称;

　　— 被检件标识;

　　— 被检件材质;

　　— 被检件规格;

　　— 多层结构的类型和厚度;

　　— 表面状态;

　　— 参考区域标注(如有必要);

　　— 检测部位示意图;

　　— 验收准则;

　　— 校准试件;

　　— 检测仪器;

　　— 检测探头;

　　— 检测参数设置;

　　— 检测结果;

　　— 超出验收标准部位的标注;

　　— 检测结论;

　　— 检测与审核人员资格、签字及 日期。

　　GB/T 4 1 120—202 1

　　参 考 文 献

　　[1] NB/T 47013 . 13 承压设备无损检测 第 13 部分：脉冲涡流检测

　　[2] ISO 20669 Non-destructive testing—Pulsed eddy current testing of ferromagnetic metallic com- ponents