ICS77.040.20 CCSH26 中华人民共和国国家标准 GB/T20935—2025 代替GB/T20935.1—2018,GB/T20935.2—2018和GB/T20935.3—2018 金属材料 电磁超声检测方法 Metalmaterials—Methodofelectromagneticacousticinspection 2025-08-29发布 2026-03-01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 一般要求 4 ………………………………………………………………………………………………… 6 检测设备 5 ………………………………………………………………………………………………… 7 试样 7 ……………………………………………………………………………………………………… 8 检测方法 7 ………………………………………………………………………………………………… 9 结果判定 10 ………………………………………………………………………………………………… 10 检测报告 11 ……………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性) 电磁超声检测技术特点 12 ……………………………………………………………… 附录B(资料性) 电磁超声技术典型应用 15 ……………………………………………………………… 参考文献 17 …………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/T20935—2025 前 言 本文件按照GB/T1.1—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。 本文件整合修订GB/T20935.1—2018《金属材料 电磁超声检测方法 第1部分:电磁超声换能 器指南》、GB/T20935.2—2018《金属材料 电磁超声检测方法 第2部分:利用电磁超声换能器技术 进行超声检测的方法》、GB/T20935.3—2018《金属材料 电磁超声检测方法 第3部分:利用电磁超 声换能器技术进行超声表面检测的方法》。 本文件与GB/T20935.1—2018、GB/T20935.2—2018和GB/T20935.3—2018相比,除结构调整 和编辑性改动外,主要技术变化如下: a) 更改了适用范围(见第1章,GB/T20935.1—2018的第1章); b) 更改了检测原理(见第4章,GB/T20935.1—2018的第4章、GB/T20935.2—2018的第4章、 GB/T20935.3—2018的第4章); c) 增加了一般要求(见第5章); d) 增加了检测设备(见第6章); e) 增加了试样(见第7章); f) 更改了检测方法(见第8章,GB/T20935.2—2018的第9章、GB/T20935.3—2018的第 10章)。 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。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。 本文件起草单位:钢研纳克检测技术股份有限公司、武汉中科创新技术股份有限公司、衡阳华菱钢 管有限公司、西南交通大学、国家石油天然气管网集团有限公司西北分公司、嘉兴市特种设备检验检测 院、江苏大洋精锻有限公司、广东省特种设备检测研究院、冶金工业信息标准研究院。 本文件主要起草人:张建卫、林光辉、刘继林、苟国庆、许琛琛、杨建华、宋银生、李绪丰、王永锋、 韩志雄、张黎、靳军军、王彬彬、罗伟坚、刘光磊、金耀辉、方华军、陈兵、王磊、杨博、邱菲菲、刘涛、郭沫呈、 张广新、罗春浪、夏鹏、徐磊、范弘、薛建忠、郭碧城。 本文件所代替文件的历次版本发布情况为: ———GB/T20935.1,2007年首次发布,2018年第一次修订; ———GB/T20935.2,2009年首次发布,2018年第一次修订; ———GB/T20935.3,2009年首次发布,2018年第一次修订。 ⅢGB/T20935—2025 引 言 超声技术已经充分确立了其在无损检测领域中的地位。起初,超声波的产生主要通过压电效应实 现电能与机械能的转换,这是产生超声波的一种有效方法。但它的缺点是,为了使超声波能顺利地进入 被检材料,需要液体作耦合介质。在使用耦合剂时,通常是将被检材料浸入液体或在材料表面涂抹薄层 液体。 电磁超声换能器不需要与被检材料接触就可向其中发射和接收超声波。但是,电磁超声检测的对 象是金属材料(铁磁性或非铁磁性)。电磁超声换能器的超声发射器由金属线圈组成,将其放在金属材 料(铁磁性或非铁磁性)表面的稳恒磁场中,利用交变电流来激励产生超声波。金属材料表面根据变压 器原理感应出电流,电流在磁场中受洛伦兹力的作用产生振荡应力波(在铁磁性导电材料中有时磁致伸 缩力和洛伦兹力共同作用)。在接收超声波时,导体表面在磁场中振荡而在线圈中感应出电压。上述转 换过程都是在材料的电磁趋肤层内进行的。电磁超声换能器是一种重复性很好的非接触式超声波发射 和接收系统。 ⅣGB/T20935—2025 金属材料 电磁超声检测方法 1 范围 本文件规定了使用电磁超声换能器(EMAT)进行超声检测的检测原理、一般要求、检测设备、试 样、检测方法、结果判定和检测报告。 本文件适用于由电磁方法产生声波的材料(包括铁磁性或非铁磁性金属材料)的厚度测量和表面检 测,其他波型的检测参照本文件执行。 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/T9445 无损检测 人员资格鉴定与认证 GB/T12604.1 无损检测 术语 超声检测 GB/T12604.6 无损检测 术语 涡流检测 3 术语和定义 GB/T12604.1和GB/T12604.6界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 电磁超声换能器 electromagneticacoustictransducer;EMAT 在磁场中进行电能-声能转换的电磁装置。 3.2 洛伦兹力 lorentzforces 电流在磁场中所受的力。 注:洛伦兹力垂直于磁场和电流方向,与电机的原理相同。 3.3 磁致伸缩力 magnetostrictiveforces 铁磁性材料在磁化时,磁畴壁移动产生的力。 3.4 回折线圈 meandercoil 周期绕制的不相交且有均匀间距的电磁超声换能器线圈。 3.5 扁平(螺旋)线圈 pancake(spiral)coil 螺旋形绕制的具有均匀间距的电磁超声换能器线圈。 3.6 体波 bulkwave 无损检测中用来探测体积材料的超声波。 注:是纵波或是横波。 1GB/T20935—2025 4 检测原理 4.1 通则 4.1.1 EMAT由两个基本组成部分:磁铁和线圈。磁铁可以是永久磁铁或电磁铁,用于在被检金属材 料中产生稳恒磁场;线圈中通以期望产生对应超声频率的交流电,在被检金属材料表面产生交变涡流和 磁场。 4.1.2 使用EMAT进行超声检测的换能机制有三种:涡流与稳恒磁场相互作用引起的洛伦兹力机制; 交变磁场与材料磁化相互作用引起的磁化力机制;由压磁效应引起的磁致伸缩机制。洛伦兹力机制存 在于所有金属材料中,而其他两种机制只存在于铁磁金属材料中。因此,对于非磁性金属材料, EMAT激发的超声波由洛伦兹力所致;对于铁磁材料,EMAT激发的超声波可以由洛伦兹力、磁化力 和磁致伸缩力所致。 4.1.3 电磁超声检测技术特点参见附录A。 4.2 激发原理 4.2.1 在铁磁金属材料中,声波是洛伦兹力、磁化力和磁致伸缩力同时作用在材料晶格上的结果。其 中,磁化力较小可以被忽略。这样在铁磁材料中,电磁场能改变材料的磁致伸缩系数,进而产生周期变 化的磁致伸缩力叠加在洛伦兹力上。磁致伸缩力取决于磁畴的分布,同时也受外加稳恒磁场强度和方 向的影响。虽然从理论上分析磁性金属中的磁致伸缩力较复杂,但这种附加力很有用,与单独由洛伦兹 力产生的信号相比,这种力可大幅提高信号的强度。当强磁场使金属达到磁饱和以后,洛伦兹力成为产 生声波的唯一原因。磁致伸缩力只在磁场比较弱的时候起主导作用,它比相同场强下由洛伦兹力产生 的声波明显要强。 4.2.2 在非铁磁金属材料中,声波是洛伦兹力作用在材料晶格上的结果。根据金属自由电子理论,原 子的外层电子脱离原子晶格的束缚,剩下带正电的离子处在自由电子云中。如果仅使用线圈在金属中 产生电磁场,则作用在材料晶格上的合力为零,这是因为作用在电子上的力和离子上的力大小相等、方 向相反。但是,如果线圈的电磁场处于外加稳恒磁场中,作用到晶格上合力就会产生弹性波,此合力就 是作用到电子和离子上的洛伦兹力,见公式(1)。 F⇀ L=qv⇀×B⇀………