GB/T 34370.12-2024 游乐设施无损检测 第12部分：螺栓相控阵超声检测

　　ICS 97.200.40 CCS Y 57

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34370.12—2024

　　游乐设施无损检测

　　第 12 部分：螺栓相控阵超声检测

　　Nondestructive testing of amusement equipments—

　　Part 12: Phase-array ultrasonic testing methods for bolts

　　2024-08-23 发布 2024-12-01 实施

　　发

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　布

　　GB/T 34370.12—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 检测原理 2

　　5 安全要求 2

　　6 人员要求 2

　　7 检测设备和器材 2

　　7.1 基本要求 2

　　7.2 检测仪器 3

　　7.3 探头 3

　　7.4 超声检测仪器和探头的系统组合性能 3

　　7.5 试块 3

　　7.6 耦合剂 4

　　8 检测与评定 4

　　8.1 通用检测工艺 4

　　8.2 检测工艺卡 4

　　8.3 检测前的准备 4

　　8.4 检测实施 5

　　8.5 评定 5

　　9 检测记录与报告 6

　　9.1 检测记录 6

　　9.2 检测报告 6

　　附录 A (规范性) 螺栓相控阵超声检测对比试块要求 7

　　A.1 对比试块 1 7

　　A.2 对比试块 2 7

　　Ⅰ

　　GB/T 34370.12—2024

　　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。

　　本文件是 GB/T 34370《游乐设施无损检测》 的第 12 部分。 GB/T 34370 已经发布了以下部分：

　　—第1部分： 总则;

　　—第2部分： 目视检测;

　　—第3部分 ：磁粉检测;

　　—第4部分 ：渗透检测;

　　—第5部分 ：超声检测;

　　—第6部分 ：射线检测;

　　—第7部分： 涡流检测;

　　—第8部分 ：声发射检测;

　　—第9部分 ：漏磁检测;

　　—第10部分 ：磁记忆检测;

　　—第11部分 ：超声导波检测;

　　—第12部分 ：螺栓相控阵超声检测。

　　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。

　　本文件由全国索道与游乐设施标准化技术委员会 (SAC/TC 250)提出并归口。

　　本文件起草单位： 中国特种设备检测研究院、硕德(北京) 科技有限公司、广西壮族自治区特种设备检验研究院、河南省特种设备检验技术研究院、武汉中科创新技术股份有限公司、清能博创(珠海)科技有限公司、 中建八局检测科技有限公司。

　　本文件主要起草人： 沈功田 、香勇 、张鹏飞 、鞠成伟 、罗贞 、张强 、杨蕾璟 、朱锡山 、周立军、张君娇、张勇、王子成、刘然、张琨、钟建峰、王知远、王宇云、刘广华。

　　Ⅲ

　　GB/T 34370.12—2024

　　引 言

　　无损检测是利用物质的热、声、光、 电、磁等反应的变化，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，探测、定位和测量其内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及变化，评价其性能和完整性 。在游乐设施领域，无损检测技术作为保障其安全运行的关键技术手段，重要性越来越高，建立专门 、适用的游乐设施无损检测标准对游乐设施的安全发展具有重要意义。

　　GB/T 34370《游乐设施无损检测》是指导开展游乐设施无损检测工作的重要依据。 GB/T 34370 旨在规范游乐设施无损检测方法要求，引入新的无损检测技术，满足游乐设施制造和使用实际需要，保障游乐设施安全质量，提升安全保障能力。

　　GB/T 34370 由 12 个部分构成。

　　—第1部分： 总则。 目的在于规定游乐设施无损检测的一般要求和使用原则。

　　—第2部分： 目视检测。 目的在于规定游乐设施的目视检测方法。

　　—第3部分： 磁粉检测 。 目的在于规定游乐设施的铁磁性原材料、零部件和焊接接头表面、近表面缺陷的磁轭法、线圈法及通电法磁粉检测方法及质量分级要求。

　　—第4部分： 渗透检测 。 目的在于规定游乐设施非多孔性金属材料或非金属材料、零部件和焊接接头的表面开口缺陷的渗透检测方法以及质量分级要求。

　　—第5部分： 超声检测 。 目的在于规定游乐设施用金属原材料、零部件和焊接接头的超声检测方法及质量分级和超声测厚方法要求。

　　—第6部分 ：射线检测 。 目的在于规定游乐设施的熔化焊对接接头的X射线和γ射线检测技术和质量分级要求。

　　—第7部分： 涡流检测 。 目的在于规定游乐设施金属构件母材和焊缝表面、近表面缺陷的涡流检测方法和覆盖层厚度测量方法。

　　—第8部分 ：声发射检测。 目的在于规定游乐设施金属构件的声发射检测及结果评定方法。

　　—第9部分 ：漏磁检测 。 目的在于规定游乐设施用外径不小于38 mm、壁厚不大于20 mm的钢管，厚度不大于20 mm的钢板，直径不小于6 mm的钢丝绳、拉索等铁磁性材料构件的漏磁检测和结果评价方法。

　　—第10部分 ：磁记忆检测 。 目的在于规定游乐设施铁磁性材料构件及焊缝、在一定条件下具有磁性的奥氏体不锈钢构件及焊缝磁记忆检测和结果评定方法。

　　—第11部分 ：超声导波检测 。 目的在于规定游乐设施壁厚为4 mm~80 mm的金属板(含槽钢、方形梁 )，直径为16 mm~2 000 mm、壁厚为2 mm~80 mm的钢管，直径为12 mm~185 mm的钢丝绳和拉索，直径为16 mm~80 mm的拉杆等构件超声导波检测和结果评定方法。

　　—第 12部分： 螺栓相控阵超声检测 。 目的在于规定游乐设施用外径不小于 10 mm且不大于

　　100 mm ，长度不大于1 000 mm的钢制螺栓裂纹缺陷的相控阵超声检测及结果评定方法。

　　Ⅳ

　　GB/T 34370.12—2024

　　游乐设施无损检测

　　第 12 部分：螺栓相控阵超声检测

　　1 范围

　　本文件描述了游乐设施螺栓裂纹缺陷的相控阵超声检测及结果评定方法。

　　本文件适用于游乐设施用外径不小于 10 mm且不大于 100 mm，长度不大于 1 000 mm 的钢制螺栓的原位超声检测 。游乐设施用轴(销轴) ，索道和其他机械设备用钢制螺栓 、轴(销轴) 的相控阵超声检测参照执行。

　　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 12604.1 无损检测 术语 超声检测

　　GB/T 20306 游乐设施术语

　　GB/T 34370.1 游乐设施无损检测 第 1 部分： 总则

　　GB/T 34370.5 游乐设施无损检测 第 5 部分 ：超声检测

　　GB/T 41114 无损检测 超声检测 相控阵超声检测标准试块规范

　　GB/T 42399.1 无损检测仪器 相控阵超声设备的性能与检验 第 1 部分 ：仪器

　　GB/T 42399.2 无损检测仪器 相控阵超声设备的性能与检验 第 2 部分 ：探头

　　GB/T 42399.3 无损检测仪器 相控阵超声设备的性能与检验 第 3 部分 ：组合系统

　　3 术语和定义

　　GB/T 12604.1、GB/T 20306、GB/T 34370.1、GB/T 34370.5 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　环向平面阵列 circumferential planar array

　　同一平面上多个晶片沿周向排列形成一个单层环形的平面阵列探头。

　　3.2

　　环向扫描 circumferential scan

　　激励声束的孔径中心环绕探头中心步进，声束动态聚焦于相应圆柱母线的声束扫描方式。 3.3

　　柱面 B 扫显示 cylindrically B-scan view

　　在与声束平行且与圆柱状被测工件扫查面垂直的圆周剖面所形成的声场图像，以颜色或灰度表示超声信号幅度的显示方式。

　　3.4

　　环向 C 扫显示 circumferential C-scan view

　　在与螺栓扫查面平行的剖面所形成的声场图像，以颜色或灰度表示预设时间窗内超声信号幅度的显

　　1

　　GB/T 34370.12—2024

　　示方式。

　　4 检测原理

　　根据设定的延迟法则激发环向平面阵列探头部分阵元，合成声束具有可沿径向小角度偏转沿、周向聚焦和声束连续扫描等功能，再以环向扫描方式按相同的延迟法则或动态聚焦对各阵元接收到的超声信号进行处理并以 A 扫显示、柱面 B 扫显示或环向C 扫显示螺栓内部不连续的信息，如图 1 所示。

　　a) 螺栓检测示意图 b) A 扫缺陷显示 c) 柱面B 扫缺陷显示 d) 环向C 扫缺陷显示

　　标引序号说明：

　　1 ─传感器 ; 4 ─缺陷 ; 7 ─底波;

　　2 ─螺栓 ; 5 ─始波 ; 8 ─缺陷波图像显示;

　　3 ─缺陷波 ; 6 ─缺陷波 ; 9 ─底波图像显示。

　　图 1 螺栓相控阵超声检测原理示意图

　　5 安全要求

　　使用本文件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：

　　a) 检测人员应遵守被检件所在现场的安全要求，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;

　　b) 检测时被检件的壁温(温度) 应在耦合剂正常工作的温度区间;

　　c) 超声检测时，注意耦合剂会引起绝缘不良、 电器短路等危险;

　　d) 在游乐设施运行后立即进行检测时，注意被检件的温度，以免烫伤。

　　6 人员要求

　　从事游乐设施超声检测工作的人员，应符合 GB/T 34370.1 的有关规定。

　　7 检测设备和器材

　　7.1 基本要求

　　7.1.1 超声检测设备应至少包括探头、相控阵超声检测仪、标准试块、对比试块、耦合剂，若被测表面

　　2

　　GB/T 34370.12—2024

　　有锈渍或凸起刻字则需准备打磨工具。

　　7.1.2 超声检测设备中探头、相控阵超声检测仪、标准试块、对比试块应具有产品质量合格证或合格的证明文件。

　　7.1.3 超声检测设备和器材的校准、核查、期间核查、检查应按 GB/T 34370.1 和 GB/T 34370.5 的要求执行。

　　7.2 检测仪器

　　超声波检测仪除符合 GB/T 42399.1 的要求外，还应满足如下要求：

　　a) 相控阵超声检测仪发射脉冲重复频率实测值与标称值误差不大于10%，发射脉冲电压实测值与标称值误差不大于20%，发射脉冲宽度实测值与标称值误差不大于10%，发射脉冲上升时间小于可能使用的最高探头标称频率周期时间的 0.25 倍;

　　b) 相控阵超声检测仪工作频率按-3 dB测量至少包括0.5 MHz～15 MHz的范围，每个频带上、下限实测值与标称值误差不大于10%;

　　c) 相控阵超声检测仪不小于16/64接收激发通道，具备环向扫描功能;

　　d) 增益范围为0 dB～80 dB，最小调节步距不大于0.5 dB;

　　e) 扫查图像具备A扫显示、柱面B扫显示、环向C扫显示功能。

　　7.3 探头

　　相控阵探头除符合 GB/T 42399.2 的要求外，还满足如下要求。

　　a) 超声相控阵检测探头应为环向平面阵列探头，还应包括线阵探头。

　　b) 超声相控阵探头的中心频率应在2 MHz～10 MHz范围内。

　　c) 超声相控阵探头阵元数应不少于32个。

　　d) 盲区不应影响螺栓重点检测区域，例如螺帽根部、螺纹段等应力集中区域。

　　e) 使用收集到的数据进行探头一致性和功能性评价，比较以前用相同仪器设置的文件，得到80%响应的接收器增益在任意前次评价结果的±2 dB范围内，每2个阵元之间比较的差别应在晶片±2 dB之内。

　　f) 激发孔径范围内不宜存在失效晶片 。若失效晶片不可避免，则在确保检测灵敏度满足要求的前提下，在周向线阵任意1/4圆周范围内的失效晶片的数量不能超出激发晶片总数的25 %，且不应存在相邻的失效晶片。

　　7.4 超声检测仪器和探头的系统组合性能

　　7.4.1 超声检测仪器和探头的系统组合性能除满足 GB/T 42399.3 的要求外，还应满足如下要求：

　　a) 垂直线性 ：偏差不大于5%;

　　b) 水平线性 ：偏差不大于1%;

　　c) 灵敏度余量 ：最大检测声程处，探测 1 mm 人工切槽时，其灵敏度余量不小于 10 dB;

　　d) 探头频率与仪器带宽相匹配，误差不大于10%;

　　e) 纵向分辨力 ：采用5 MHz探头时，不大于2 mm。

　　7.4.2 发生以下情况时应测定检测仪器和探头的系统组合性能：

　　a) 新购置的超声检测仪器和(或) 探头;

　　b) 检测仪器和探头在维修或更换主要部件后;

　　c) 检测人员有怀疑。

　　7.5 试块

　　7.5.1 标准试块按 GB/T 41114 执行。

　　3

　　GB/T 34370.12—2024

　　7.5.2 螺栓对比试块的加工应按照附录 A 执行。

　　7.6 耦合剂

　　耦合剂应按照 GB/T 34370.5 的要求执行。

　　8 检测与评定

　　8.1 通用检测工艺

　　8.1.1 检测工艺规程编制应按 GB/T 34370.1 的要求执行。

　　8.1.2 检测工艺规程应至少包括以下内容：

　　a) 文件编号;

　　b) 适用范围;

　　c) 引用标准、法规;

　　d) 检测人员资格;

　　e) 检测仪器设备 ：相控阵超声检测仪、探头、标准试块、对比试块、耦合剂;

　　f) 被测螺栓的信息： 型号、材质、被测螺栓表面状态等;

　　g) 检测覆盖范围及探头安装部位;

　　h) 检测时机;

　　i) 灵敏度测量;

　　j) 检测结果评定;

　　k) 检测记录、报告和资料存档;

　　l) 编制(级别)、 审核(级别) 和批准人员签字及日期。

　　8.2 检测工艺卡

　　检测工艺卡应至少包括以下内容：

　　a) 检测工艺卡编号;

　　b) 检测执行的标准和质量等级要求;

　　c) 被检测工件的信息 ：名称、编号、材质、规格尺寸;

　　d) 检测设备和器材，检测仪器的名称、规格型号、编号、探头型号和编号标准试块等;

　　e) 灵敏度设置、仪器调试、参数设置;

　　f) 检测时机;

　　g) 检测区域和表面要求;

　　h) 检测部位示意图;

　　i) 检测比例;

　　j) 检测环境要求;

　　k) 检测方法;

　　l) 耦合方式;

　　m ) 编制(级别) 和审核(级别) 人员签字及日期。

　　8.3 检测前的准备

　　8.3.1 资料审查

　　资料审查内容应按 GB/T 34370.5 的要求执行。

　　4

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　　8.3.2 现场勘察

　　现场勘察内容应按 GB/T 34370.5 的要求执行。

　　8.3.3 扫查区域的设定

　　扫查区域的设定应确保检测时超声声束能扫查到螺栓的整个被检区域。

　　8.3.4 扫查灵敏度的设定

　　通过手动调节时间增益补偿(TCG) 曲线，将螺栓对比试块上不同声程处的人工刻槽回波高度依次调整到 80% 屏高作为基准灵敏度，再增益 6 dB 作为检测灵敏度。

　　8.3.5 耦合剂的使用

　　检测时使用的耦合剂应与测定距离波幅曲线时相同。

　　8.3.6 探头的位置

　　5

　　8.3.6.1

　　a)

　　b) 8.3.6.2

　　8.3.6.3

　　

　　应根据螺栓的结构形式按下列要求选择探头位置。

　　对于无中心孔螺栓，当长度小于或等于有效检测长度时，可从一端进行扫查 ; 当长度大于有效检测长度时，应从两端进行扫查。

　　对于有中心孔螺栓，分别从两端面进行扫查。

　　对探头声场可覆盖工件的被检测区域，应采用环向平面线阵探头且居中放置检测。

　　当探头声场不可一次覆盖工件的被检测区域时，采用线阵列探头绕螺栓中心手动周向扫查。

　　8.3.7 灵敏度补偿

　　灵敏度补偿应按 GB/T 34370.5 的要求执行。

　　8.3.8 螺栓的检测表面处理

　　对检测表面进行处理，使之达到无锈渍、污渍等，凸起刻字余高打磨至0.2 mm。

　　8.4 检测实施

　　检测应在设备停止运行状态下进行，检测环境温度宜为 5 ℃~40 ℃。按 8.3.6 的要求对工件进行扫查，耦合稳定后记录检测结果。

　　8.5 评定

　　8.5.1 缺陷指示长度测定

　　缺陷指示长度测定应采用半波高度法(-6 dB 法)。 放置探头找到缺陷最强反射波，将波高调整到80% 屏高，圆周方向移动光标，当波高降到40%屏高位置时进行标记 ;反方向移动光标至同样使波高降到 40% 屏高位置并做好标记，两标记间的距离即为缺陷指示长度。

　　8.5.2 缺陷的评定

　　检测到最大反射波幅不小于基准灵敏度，且指示长度不小于 5 mm 的缺陷反射波幅，应判定为裂纹，小于 5 mm 的显示不判定缺陷性质，也可通过拆卸或其他无损检测方式进一步判定。

　　GB/T 34370.12—2024

　　9 检测记录与报告

　　9.1 检测记录

　　检测记录应按检测工艺规程的要求记录测试数据或信息，应至少包括检测报告中除结果评定外的内容。

　　9.2 检测报告

　　超声检测报告应至少包括如下内容：

　　a) 委托单位、检测单位和报告编号;

　　b) 工艺规程版次或检测工艺卡编号;

　　c) 检测执行的标准;

　　d) 螺栓名称、编号、材质、表面状况;

　　e) 检测设备器材 ：仪器型号及编号、探头、试块、耦合剂;

　　f) 检测工艺参数： 检测范围 、扫查位置( 面 、侧等 )、 检测比例 、检测灵敏度 、灵敏度补偿量等;

　　g) 检测示意图检测部位、检测区域以及所发现的缺陷位置、尺寸、 回波波幅、评定和分布;

　　h) 超声检测区域在报告上予以表明，如有因几何形状限制而检测不到的部位，也应加以说明;

　　i) 检测人员和审核人员签字、 日期及其资格;

　　j) 检测日期。

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　　GB/T 34370.12—2024

　　附 录 A

　　(规范性)

　　螺栓相控阵超声检测对比试块要求

　　A.1 对比试块 1

　　对比试块 1 为单头螺纹形螺栓对比试块，应采用与被检测螺栓规格、材料、结构形式和表面粗糙度相同的螺栓制作，其长度应不小于最大检测声程 。分别在螺帽与螺杆圆弧过渡处、光轴处、第 1 个螺纹根部、螺纹中部 4 个位置，间隔90°加工深度为直径的2%、 最小取值为0.5 mm、宽度不大于 0.5 mm 的直切槽，加工位置示意图见图A.1。

　　标引序号说明：

　　1─ 螺帽;

　　2─ 螺杆;

　　3─ 螺纹;

　　4─ 刻槽。

　　图 A.1 单头螺纹形螺栓对比试块加工位置示意图

　　A.2 对比试块 2

　　对比试块 2 为双头螺纹形螺栓对比试块，应采用与被检测螺栓规格、材料、结构形式和表面粗糙度相同的螺栓制作，其长度应不小于最大检测声程。分别在螺栓总长度的 1/4、1/2 及 3/4 处加工深度为直径的2%、最小取值为0.5 mm、宽度不大于 0.5 mm 的直切槽，3 个直切槽周向间隔 120° , 如 1/4 或 3/4 位置处为光杆，则应将直切槽加工在螺纹与光杆连接处第 1 个螺纹的根部，加工位置示意图见图A.2。

　　标引序号说明：

　　1─ 螺纹;

　　2─ 螺杆;

　　3─ 刻槽。

　　图 A.2 双头螺纹形螺栓对比试块加工位置示意图

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