复材C扫描标准：GB∕T38537-2020纤维增强树脂基复合材料超声检测方法C扫描法
Ultrasonic testing method for f iber reinf orced resin matrix composites C-scan n1etl1od
GB国家标准 38537-2020中华 人 民 共 和 国 国家 标 准
纤维增强树脂基复合材料超声检测方法 C 扫描法
2020-03-06 发布 2021-02-01 实施
北极星辰公司复材C扫描检测方案、设备技术支持电话：010-62410402、 62410403
Ultrasonic testing method for f iber reinf orced resin matrix composites C-scan n1etl1od
GB国家标准 38537-2020中华 人 民 共 和 国 国家 标 准
纤维增强树脂基复合材料超声检测方法 C 扫描法
2020-03-06 发布 2021-02-01 实施
北极星辰公司复材C扫描检测方案、设备技术支持电话：010-62410402、 62410403
1.范围
本标准规定了纤维增强树脂基复合材料超声 C 扫描法的方法原理 、一般要求 、成像系统 、试块 、桐 合剂 、检测程序 、结果评定 、记录与报告 。
本标准适用于碳纤维及玻璃纤维等纤维增强树脂基复合材料制品（以 下简称被检件）分层 、气孔等 缺陷的超声 C 扫描检测 。
2.规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日 期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的 引用文件，其最新版 本（包括所有 的修改单〉适用于本文件 。
GB／r 1979 9.1 元损检测 超声检测 1号校准试块
GB/T 27664 .1 无损检测 超声检测设备的性能与检验 第 1部分：仪器
GB/1- 34892 元损检测 机械手超声检测方法
3.方法原理
跑声 C 扫描法最常用的有接触式超声脉 冲反射法 、水霞式超声脉 冲反射法 和喷水式 j国声脉冲穿透 法。接触式和水浸式超声脉 冲反射法是根据超声波在材 料中传播时，遇到不连续性产生的反射回波或 材料脱困产生的底面回破的幅度 、相位 、传播时间的变化对 材料质量进行评定；喷水式超声 脉冲穿透法 将发射探头和接收探头分别安置在被检件 的两侧 ，超声披由 一个探头发射，穿过被检件进 入另一个探 头，根据透射波强度的变 化对材料质量进行评定。
4.一般要求
4 .1 检测人员
纤维增强树脂基复合材料超声 C 扫描检测人员应具备相应的技术资格 。
4.2 检测环境
工作场地的混度及湿度 应在仪器、设备及器材所允许的范围内，不应存在影响起声检测仪部正常 工 作的强磁 、撩动 、高频 、灰尘 、腐蚀性气体和l噪声等干扰源 。
4.3 被检件
被检件表面不应存在影响超 声检测结果的灰尘 、杂质、污物 、气孔 、划伤 、皱摘等 。
GB/T 38537-2020
5.成像系统
5.1 系统组成
超声 C 扫描成像系统 由超声液检测仪 、探头 、扫查系统 、计算机及软件组成 。
5.2 超声波检测j 仪和探头
5.2. 1 超声检测仪应符合 GB/T 27664.1 的规定，具有界面披 、缺陷波和底面波跟踪的 功能。
5.2.2 探头应采用标称频率 0.5 M I-Iz 10 MF-I z 的圆形晶片平探头 或聚焦探头，晶片尺寸为 10mm～25mm。
5.2.3 超声披检测仪和探头配合使用时，采用校准试块对 其组合性能进行测试，组合性能指标应满 足 表 1的要求 。
表 1 超声波检测仪与探头性能指 标
序号 性能 要求
垂直极限 100%
2 垂直线性 范国 5% 95 %，误差《5.%
3 水主Ji-极限 100%
水平线’除 范围 0 % 90% .误差《1 .%
:i 动态范网 注26 d B
6 增益调节 总增益量；二?o 60 dB，精皮每 2 dB士0.2 εIB
5.3 归查系统
扫查系统主要 由机械扫查装置 、被检件放置装置 、探头夹持装置和给 水装置等组 成．其性能指标应 满足表 2 的要求 。采用机械手扫查方式时，其基本性能应满足 GB/T :34892 的规定。
表 2 扫查 系统性能指标
组成装置 险自主 要求
机械妇查装置 运动速度／（ mm/ s) 4二 150
扫歪1确定位粉 1支／n1n1 《2
扫王！！：斗油重复定价将皮／rn rr, 《2
扫查步进量 ／rn rn 1 5 连续可iJ/iJ
被枪im11牛放进装置 旋转速度／（ r/min) 《100
对中央紧精度／1n m 二?o0.3
定位精度／（。） ζ0.3
重复主主位精度／｛。） 《0.3
2
GB/T 38537-2020
表 2 （续）
组成装1t. 性能 主要求
探头夹将装置 irI 节稍度／（ 〉 《100
定位精度／n1m 二：：0＇ .3
重复定位 蒲度／n1n1
4二0.3
对中误差／mm 《0.3
给水装程 水过泼、精度／?m 4二5υ
5.4 计算机及软件
5.4 . 1 计算机的硬件配置应满足扫描运动控制 、超声 C 扫描数据采集 、C 扫描成像 、图像后处理、图像 存储要求 。
5.4.2 数据采集卡 的采样频率应不小于 100 MHz .AID 量化等级不小于 12 bi t 。
6.试块
6. 1 校准试块
校准民块应符合 GB/T 19799 .1 的规定。
6.2 对比试块
6.2. 1 应选用与被检件相 同的原材 料 、厚度 、工艺和表面状态制作对 比试块，并采用比验 收等级高一级 的灵敏度进行检测。对比i式块中不应存在影响使用 的自然缺陷，对 比试块的尺寸 和缺陷可 参见附录 A
和｜ 附录 B。
6.2 .2 对比试块也可采用具有自然缺陷的被检件，自然缺陷类 型、尺 寸 、位置 、取向及分布情况应详细 记录并应经各方确认 。
6.2.3 对于 由率半径小子或等于 150 mn1的被枪件 应采用幽 商对比试块；对于 曲率半径大于 150 mm
的被检件 ，可采用平面对 比试块。
6.2 .4 对比试块制作好之后 应按试块设计图纸，采用超声 C 扫描法进行验证，记录 缺陷尺寸 与验说测 试结果的偏差，并对结果进 行修正 。
6.3 参考过块
采用厚度与对 比试块相同的有机破璃板 制作参考试块，其表面粗糙度 Ra 应不超过 3.2 1-1rn .
7.耦合剂
采用消净 、元气泡和无杂质 的循环水作用合剂 ，必要 时水中可添加不损伤被检件和设 备的防腐剂和 润 剂，水泪应控制在 10 ℃ 35 ℃。
8.检测程序
8. 1 工艺参数选择
8. 1. 1 方法类型和探头参数选择
根据被检件材料特性 、结构特点和检测’衷 求确定检测方法 ：根据复合材料声衰减 恃性及要 求俭出的
GB/T 38537-2020
最小缺陷确定探头参数，检测方法和探头的选择时参见附录 C。
8.1.2 灵敏度确定
8.1.2.1 接触式超声脉冲反射法
将探头置 于与被检件厚度相 同或者中目近的对比试块上，调整超声披检测仪，使要求 检出 的最小缺陷 反射披高度达到检测仪 荧光屏满刻度 的 80%，以此时 的分贝 值作为检测灵敏度 。
8.1.2.2 水浸式超声脉 冲反射法
选择与被检俐’厚度相同或相近的对比试块，调整探头角度使发射波声束 中心线与对比试块垂直，调 整趟声被检 测仪．使要求检 巾的最小缺陷反射披高 度达到检测仪荧光屏满刻度的 so %，以此时的分贝 值作为检测灵敏度 。
8. 1.2.3 喷水式超声脉 冲穿透法
选用与被检件相 同厚度的对比i式块，调整探头支架使发射探头与接收探头 的轴线对中，并使水柱尽 可能垂阜于对 比试块表团。设置闸门高度为屏幕高 度的 20 % 50 %，调节报警闸 门使穿透波处于闸门 内，调节越声波检测仪 ，刚好能检出要求最小缺陷时的穿透波，以此时的分贝值作为检测灵敏度 。
8. 1.3 扫查闽距确定
将探头对准对比 试在I( 中要求 检出的埋探最小的最小缺陷位置，调节增益．使该缺 陷的反射波高度达 到检测仪荧光屏满刻度 的 80%，然后浩缺陷 的直径方向移动探头，找出反射波高 度下降 6 d B 的两｜ 点距 离：以不越过此距离的二分之一作为扫查间距，扫查间距应保证要 求检出的最小缺陷至少能被连续检吐1 3 次，且此缺陷的超声 C 扫描图像 清晰可辨。
8. 1.4 扫查速度确定
扫查速度的选择应考虑 操作人员 的辨别能力和设备记录信号 能力，应保证得到清晰 的回波并能够 稳定的触发记录 。能清晰分辨要求检出的最小缺陷时，可选用检测 系统允许范围内的更大扫查速度 。
8.1.5 水程距离确定
8.1.5.1 水浸式脉冲反射法
调整7J< 漫聚焦探头与对 比试块之间的水程距离，使水漫聚焦探头的 有效焦距落入对 比试块中，同时 使超声反射披在荧光屏上分辨，可通过式 ）计算 ：
式中：
S 一一水程距离，单位为毫米（ n11n) ;
F 一一探头在水中焦距，单位为毫米（ mm) ;
Cz 一一对 比试块声速，单位为毫米每秒（ n1n1/ s) ;
T 一一对比试块厚度，单位 为毫米（ n1n1) ;
Ci 一一水的声速 ，单位为毫米每秒（ mrn／ρ。
8. 1.5.2 暇水式脉冲穿透法
调整喷水探头与被检件间的7.J<.程距离，当使用水浸平探头时，应使被检件处于发射探头与接收探头
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GB/T 38537-2020
的有效工作区域；使用水攫聚焦探头时，应使被检件处于发射探头与接 q先探头的有效聚焦区 域。
8.2 工艺卡编制
根据被检件材料 、结构 、尺寸 、检测要求等 内容编制工艺卡，一般应包插 以下内容：工艺卡编号 、被检 件名称 、纤维种类 、树脂种类 、成型工艺 、检测序号 、检测标 准 、设备型号 、试块 、检测工艺参数 、检测示意 图等，工艺卡编制可参见附录 D或根据检测特点自行制定 。
8.3 被检件检 测
8.3.1 检测前应清除被检件表面 的灰尘 、污染 物或影 响检测的异物等，可采 用对被检件无影响的榕剂 擦拭被检件表面 。
8.3.2 目视检测被检件有无边缘 分层，气孔 、划伤 、皱榴 等影响超芦检测的 异常现象，若山现边 缘分层 或开口 ，应进行密封处理 。对于影响超声检测结果的 异常 现象应在检测记录中注明。
8.3.3 在被检件上标记扫查零点，对被 检件进行检测 做好检测记录及保 存检测结 果，检测结束后，应 立即清除表面 的水迹，便于被检件存 放和储藏 。
8.3.4 对于一次不能扫查完毕的 大型构件，应分段进行扫查 ，并应在被检件的检测部位做标记和记 录 检测结果 。
8.3.5 对于变截丽构件，若声束无法 完全与受检件表 面垂直，可适当提高检 测灵敏度进行检 测。
9.结果评定
9. 1 图像处理
调节数据采集 系统中回波l阳值对应的颜色设置，使超声 C 扫描剧上显示的缺陷颜色 和对 比试块中 的缺陷颜色一致，以此确定缺陷的图像特征 （部分典型缺陷超声 C 扫描图参见附录 E） ，记录缺陷 的尺 寸 、位置等信息。
9.2 缺陆标记
根据超声 C 扫描图像上缺陷的位置坐标和图像特征，在被检件表面进行缺陷轮廊的标记 。
9.3 缺陆尺寸确定
9.3.1 接触式／；水 浸式超声脉冲反射法
9.3. 1. 1 对于小于成等于探头直径的缺陷，缺陷埋深和尺寸采 用与对 比试块 比较的方法确定 。若检出 的缺陷与对比试块上缺陷埋深相同，采用对比试块缺陷尺寸来确定缺陷尺寸 ；若检山的缺陷与对比试块 上缺陷埋深不同，采用与其声程相近 的对比试块上缺陷的 回被幅值确定缺陷尺寸 。
9.3.1.2 对于大于探头直径的缺陷，缺陷尺寸采用半波高度法 （ 6 dB 法）确定 。
9.3.2 喷水式超声脉冲穿透 法
9.3.2. 1 对于小于政等于7j( 柱直径的缺陷 按 9.3.1.l 的规定。
9.3.2.2 对于大于水柱直径的缺陷，可采用对 比试块上稍大于水柱直径的缺陷作为标 定缺陷（设其尺寸 为1的，测量标定缺陷的尺寸（设其为 A ) '?ITTIJ 量被检件中 的缺陷尺寸（设其为 β），则被检件中缺陷的测 量尺寸为 B一 （A -iV ） 。
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GB/T 38537-2020
10.记录与报告
10. 1 记录 记录一般应包括以下内容：
a) 委托单位 ；
b) 产品名称 、材料 、编号、数量 ；
c) 本标准编号及检测方 法 ；
d) 仪器设备和探头 的名称 、型号 ；
c) 对比试块名称 、编号 ：
f ) 检测工艺文件 ；
g) 缺陷位置 、轮廓 、缺陷类型 、尺寸 、深度 ；
h) 检测人员、审核人员、日期。
10.2 报告 报告内容一般应包括如下内容 ：
a) 报告编号 ；
b) 委托单位 ；
c) 收样 日期和检测 日期；
cl ) 被检卡｜ 名称 、材 料 、编号 、数量 ；
e) 检测方法 、检测标准 ；
f ) 检测国像，并用文字标注缺陷位置 、轮廓 、缺陷类型 、尺寸 、探 度等信息 ；
g) 结果评定 ；
的 检测人员、审核人员和批准人员 。
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GB/T 38537-2020
附 录 A
（资料性附录）
接触式／7.I< 漫式超声脉冲反射法对比试块
A.1 形状与尺寸
采用两层厚度 ;Jg 0.02 111m 0.05 mm 的聚四氟乙烯薄膜或不透声材 料，对 于层压结构复 合材料构 件，在距离试块上表面位 置第二层与第三层纤维布 、试块二分之一厚度处 （ 0.5 H ） 和下表面位置第二层 与第三层纤维1日预宣圆形缺陷 。对比试块的规格 尺寸见表 A .l，对比试块的形状示忘图见 图 A. l。
表 A. 1 对比试块规格 尺寸 单位为毫米
试块编号 缺陷形状 尺寸 缺陷位置
1荐 对比试块 阁形 <f,3.0 、<f, 6.0 、<f,9.0 、<f, 12.0 上表丽第二层与第一层纤维布处
2 :j丰 刘比试块 困形 <f,3.0 、<f,6.0 、骨9.0 、<f, 12.0 试块二分之一厚度处
3 ＃对比试块 圆形 <f,3.0 、骨 6.0 、骨9.0 、<f, 12.0 下表丽第二层与第二层纤维布处
单位为毫米
/.,;400
80
←一一 F 一拦一一俨 牛在一＋
a) 1 ＃对比试块
图 A. 1 接触式／水浸式超声脉 冲反射法对比试块
7
GB/T 38537-2020
单佼为毫米
L:400
80 80 80 80
一 一 一
对ζ一 一 明一 一 一 ＂＂＇一 一 一 一
:i::
b) 2 :1* 对比试块
图 A. 1 （ 续）
8
GB/T 38537-2020
单位为毫米
/.=400
｜· ·｜· ·｜·
． ． ． ．
｜ 世 6 i 骨9 i 世 12
一一一一F一一计乙 · 争七二· ·￥ 一一
:t:
i上表面第二层与
K二三层纤维布处
说明 ：
L 一一对 比试块长度 ；
w 对 比试块宽度 ；
H一一对 比试块厚度z
¢ 一一预宜缺陷直径 。
t:)
3 ＃对比试块
图 A.1 C 续）
A.2 要求
A.2.1 对比试块可制作成 8 层 、12 层 、16 层 、20 层 、24 层 、:.12 层。
A.2.2 对比试块制作好之后，应采用元损害 、司长期保留的记录 介质对对 比试块进行 分类标识，怀识区 域应避开预置缺陷。
A.2.3 当对比试块材料老化和性能产生变化时，可采 用参考试块对缺陷进行判断与分析 。
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GB/T 38537-2020
附 录 B
（资料性附录） 啧水式超声脉冲 穿透法对比试块
B. 1 形状与尺寸
采用两层厚度为 0.02 n1m 0.05 mn1 的聚四氟乙烯薄膜或不透声材 料在试块表面制作喷水式超声 穿透法对比试块 ，对比试块的规格尺 寸见表 已.1，对 比试块 的形状示意图见图 B.1o
表 B. 1
对比试块规格尺寸
吁 位为毫米
缺陷形状 尺寸 缺陷位宣
圆形 ,p3.0 、骨6.0 、讲9 .0 、f 12.0 表面
单位 为毫米
L=400
80 80 80 80
主 c
说明 －
L 一一对比试块长度 ；
W一一对比试块宽度；
H一一对比试＊厚度 ；
＃ 一一预宣缺陷革径 。
图 8.1 喷水式超声穿透法对比试块
8.2 技术要求
对 比试块制作好之后，应采用无损害 、可长期保 留的记录介质对对 比前块进行分类标识，标识区域 应避开预置缺陷 。
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GB/T 38537-2020
附 录 C
（资料性附录） 检测方 法及探头参数
本标准推荐采用的检测方法和探头参数见表 c:.1。
表 C.1 检泯lj 方法及探头参数
序号 被检件厚度 方法类型 探头参数
1
厚度 10 rnm 120 n1n1 接触式超声脉冲反射法 7j( 浸式租声脉冲反射法 喷水式超声脉冲穿透法”
平探头，勿 主和 0.5 M Hz 5 N!H z
2
厚度小子 10 01m 接触式超声脉冲反射法 71( 浸式超声脉冲反射法 喷水式J国声J ）（ 冲穿 悉法
聚焦探头，频率 2.25 MHz lO l'v1T Tz
平探头，频率 0.5 MHz 5 NlH z
缠绕件 、核IT.件 、编织件和手工制品锥 荐采用喷水式超声脉冲穿透法 。
注 ·表中列 1:U 的探头类型和频率为旅辛辛值，对于特殊情况（小缺陷、高衰减材料等检测 〉，可使用其他频率。
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GB/T 38537-2020
附 录 D
（资料性附录） 纤维增强树脂基复合材料超 声 C 扫描法 工艺卡
纤维增强树脂基复合 材料超声 C 扫描法的工艺卡见衰 .1C
表 D.1 纤维增强树脂基复合材料超声 C 扫描法工艺卡
被；险件名称 被’检flj 编号
被检件材质 被检｛牛规恪尺 寸
纤维种类 树JJ旨种类
设备名称 设备型号
探头型号 对比试块
搞合剂 检测1J 标准
检测工艺参数
检测方法 检测 比例 检测部位
检测灵敏度 ／dB 检fj)lj 频率／＼V!Hz 品片直径／mn1
7J( 程fe离／mm t::I查｜高IU:e/ n11n j骂查速度／（ m/ s)
检测部位示意图：
编f打『 审核 制定日期
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附 录 E
（资料性附录） 部分典型缺陷超声 C 扫描图
E. 1 碳纤维增强树脂基复合材 料分层缺陷超声’ C 扫描因见困 El。
图 E. 1 碳纤维增强树脂基复 合材料分层缺陆超声 C 扫描图
E.2 破璃纤维增强树脂基复合材料分层缺陷超声 C 扫描因见图 E.20
8
i
i．
0
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”’n、 50 100 150 200
图 E.2 玻璃纤维增强树脂基复合材料分层缺陷超声 C 扫描图
技术支持：010-62410402
C扫描设备
