GB/T 20935.2-2018
基本信息
标准号： GB/T 20935.2-2018
中文名称：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
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
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相关标签： 金属材料 电磁 超声 检测 方法 利用 换能器 技术 进行
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标准简介
GB/T 20935.2-2018 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/T20935.2-2018
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标准内容
ICS77.040.20
口中华人民共和国国家标准
GB/T20935.2—2018
代替GB/T20935.2—2009
电磁超声检测方法
金属材料
第2部分：利用电磁超声换能器
技术进行超声检测的方法
Metal materialsMethod of electromagnetic acoustic inspection-Part 2:Standard practice for ultrasonic testing using electromagnetic acoustictransducer(EMAT)techniques
2018-03-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
原理概述
意义和用途
应用条件
检测方法·
结果判定
检测报告
GB/T20935.2—2018
iiiKAoNiKAca
GB/T20935《金属材料电磁超声检测方法》分为以下3个部分一第1部分：电磁超声换能器指南；一第2部分：利用电磁超声换能器技术进行超声检测的方法；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。本部分为GB/T20935的第2部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T20935.2—2018
本部分代替GB/T20935.2一2009《金属材料电磁超声检验方法第2部分：利用电磁超声换能器技术进行超声检测的方法》，与GB/T20935.2—2009相比主要技术变化如下：将范围中条目进行了合并，删除了原标准“1.7本部分以国际单位作为标准单位”和“1.8本部分不论述与使用有关的安全问题。使用者有责任在使用前制定有益安全和健康的规程，并确定其适用范围。”（见第1章，2009年版1.7和1.8）；修改了规范性引用文件（见第2章，2009年版第2章）；将第6章中人员资格要求修改为“如果合同要求，实施本部分检测的人员应取得由相关部门按GB/T9445或等效标准鉴定的技术资格，并经雇主授权。资格鉴定依据的标准（含版本年号）应在合同中注明。”（见6.1，2009年版6.1）。本部分由中国钢铁工业协会提出。本部分由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。本部分起草单位：钢铁研究总院、钢研纳克检测技术有限公司、冶金工业信息标准研究院。本部分主要起草人：张建卫、范弘、刘涛、徐磊、刘光磊、沈海红、董莉。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T20935.2—2009。
iKAoNi KAca
HiiKAoNiKAca
1范围
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/T20935.2—2018
GB/T20935的本部分给出了利用电磁超声换能器（EMAT）进行特定超声检测的原理概述，意义和用途，并规定了应用条件、设备、校验、检测方法、结果判定和检测报告本部分适用于使用者认为采用电磁超声换能器技术优于传统压电技术的场合；不适用于传统技术更具优势的场合。
本部分适用于可由电磁方法产生声波的所有材料，包括铁磁性或非铁磁性金属材料注：本部分介绍了一些经过验证的电磁超声换能器技术的应用，但不意味这些技术是最佳或唯一的，仅仅是提供一些应用的选择，
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/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T11344无损检测接触式超声脉冲回波法测厚方法无损检测术语超声检测
GB/T12604.1
GB/T12604.6
无损检测术语涡流检测
GB/T20935.1
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/T23900无损检测材料超声速度测量方法3术语和定义
GB/T12604.1、GB/T12604.6和GB/T20935.1界定的术语和定义适用于本文件。4原理概述
表面检测bZxz.net
4.1.1在被检材料中激发的表面波可灵敏地探测出表面的不连续性，它是通过不连续性界面的反射回波或透过波衰减来感知不连续性的，即可以采用脉冲反射技术或一发一收技术。4.1.2一种典型的激发表面波或兰姆波的电磁超声换能器见图1。施加的外磁场B。平行于非铁磁性或铁磁性材料表面，回折线圈平行放置在材料表面并通以射频（RF）电脉冲，通过感应在材料表面产生电流，表面电流在磁场中受洛伦慈力作用，洛伦兹力激发出垂直于材料表面振动的应力波进而产生表面波。电磁超声换能器一般产生双向表面波，通过特殊设计也可产生与传统超声检测相同的单向波。1
iiKAoNhikAca
GB/T20935.2—2018
说明：
回折线圈；
表面声波脉冲
外加磁场；
洛伦兹力。
图1产生表面波或兰姆波的典型电磁超声换能器4.1.3表面不连续可导致表面波的反射或衰减。在电磁超声换能器接收线圈附近，反射或衰减的超声波使置于磁场中的导体产生振动，从而在线圈图中感应出可测量的电压。4.2内部检测
4.2.1为了发现材料内部的不连续性，应使用超声体波进行检测。与表面检测原理相同，内部检测也是通过不连续性界面的反射回波或透过波衰减来感知不连续性的。4.2.2根据对象不同可选择纵波或横波检测。虽然直声束脉冲反射法最直观，但根据不连续性的位置和取向等因素选择斜声束一发一收技术可能更为理想。4.2.3一种典型的激发体波的电磁超声换能器装置见图2。施加的外磁场B。垂直于非铁磁性或铁磁性材料表面，螺旋扁平线圈平行放置在材料表面并通以脉冲电流，通过感应在材料表面产生电流，表面电流在磁场中受洛伦兹力作用，在材料表面形成振动的应力波。根据磁场方向不同，可激发垂直于工件表面传播的径向偏振横波或平面偏振横波，图2装置激发的是径向偏振横波。在非铁磁性材料中也能激发出可供使用的纵波，而在铁磁性材料，由于耦合效率极低所以很难激发纵波。内部检测可以使用通过波型转换得到的纵波。7.2详细介绍了激发各种模式体波的电磁超声换能器和磁化装置2
iiKANiKAca
说明：
磁铁：
螺旋线圈：
J（涡流）：
FL（洛伦兹力）：
4.3测厚
B（磁场）；
超声波；
被检工件；
俯视图。
图2产生体波的典型电磁超声换能器GB/T20935.2—2018
4.3.1超声波传入材料后在底面反射回表面，在声速已知情况下，通过测量声波传播的时间来计算材料的厚度。对于已知材料，也可以标准厚度试块的传播时间为基准外推材料的厚度值，测试方法见GB/T 11344.
4.3.2材料中的超声波传播速度取决于该材料物理特性，即材料的刚度和密度。对于已知类型的材料，一般认为其物理特性是一常数。速度近似值可以从很多资料中查到，也可按照GB/T23900通过实验得到。
4.3.3应采用体波来测定声波在材料中的传播时间。虽然可以使用纵波，但一般应采用横波，这是因为横波在材料中的传播速度较慢，对于较薄材料的测量更精确。虽然直声束脉冲回波法最简单和常用，但在测量较薄材料时，如果要求扫描速度较快或分辨率较高，采用斜声束一发一收技术可能更为理想。利用电磁超声换能器技术激发体波的方法在4.2.3和图2中进行了讨论和描述。3
GB/T20935.2—2018
5意义和用途
5.1由于电磁超声换能器为非接触式，所以可用于自动检测、高速检测、动态检测，远距离或危险环境下的检测，高温状态下的检测及粗糙表面状态下的检测。本部分包含使用电磁超声换能器进行表面和内部探伤以及测厚的方法
5.2电磁超声换能器技术的独特性体现在超声波的发射和接收。除此之外，传统超声检测技术和方法均适用于电磁超声。
5.3由于电磁超声换能器通过电磁方法在材料中激发和接收声波，所以能够检测非铁磁或铁磁性金属材料。线圈是电磁超声换能器激发超声波的最简单器件，使其通人交变电流，并置于材料表面的均匀磁场中，在导体中感应出涡流。涡流在磁场中受到洛伦兹力作用，并通过与金属晶格碰撞或其他微观过程将力传递给被检材料。洛伦兹力的方向随激励电流的频率交替变化，产生超声波。在铁磁性材料中，同时伴随有另外一种耦合机制激发超声波，即由于磁滞伸缩效应，交变电流产生的动态磁场与材料磁化场的相互作用形成另一种波源。上述两种转换机制都是可逆的，因此能够实现检测。图3给出了激发电磁超声的转换机理、力及方向
说明：
单个导体中的电流，单位为安培（A)；外磁感应强度，单位为特斯拉（T)磁化力（铁磁性材料），单位为牛顿（N)；b)
磁致伸缩力（铁磁性材料），单位为牛顿（N)；洛伦兹力（导体材料），单位为牛顿（N)。图3电磁超声产生机理
5.4电磁超声换能器可激发出各种模式的超声波。与传统超声检测一样，声束角度和声波模式的选择应根据材质，不连续性的可能位置和取向决定。为了正确选择波模，就应知道被检工件的几何形状以及预期不连续性的大致位置、尺寸、取向和反射率，还应知道电磁超声换能器允许的提离范围及超声波传播的物理规律
5.5对于需要灵活选择波模的应用场合，电磁超声换能器技术与传统的压电超声技术相比具有明显的优势。电磁超声换能器可高效地产生表面波，且比传统压电超声探头更容易产生水平偏振横波（SH波）。SH波在界面上不会发生波型转换且通过调节发射频率可使其人射角在0°～90°之间变化，这点非常重要。电磁超声换能器也能激发兰姆波，能对管材进行周向检测或对薄板进行整体检测。电磁超声换能器可以很方便的重复制作，互换性较好，因此信号响应具有很好的重复性。4
6应用条件
6.1人员资格
GB/T20935.2—2018
如果合同要求，实施本部分检测的人员应取得由相关部门按GB/T9445或等效标准鉴定的技术资格，并经雇主授权。资格鉴定依据的标准（含版本年号）应在合同中注明6.2方法和技术
除非专门指定，应使用本部分推荐的方法和技术。对专门指定的技术应在双方合同中注明。6.3报告内容和验收标准
除特殊说明，检测报告应与第11章的要求一致。验收标准应符合相关标准的规定或在双方合同中予以规定。
6.4修复和返工后的复检
本部分不包含修复、返工后的复检条款，若需要，可在双方合同中加以说明。7设备
7.1表面检测
7.1.1母材检测
7.1.1.1线圈的设计
图4所示是一种典型的产生表面波的回折线圈，工作方式可以是脉冲反射式或一发一收式。说明：
磁铁；
EMAT回折线圈结构示意图；
典型EMAT回折线圈。
图4产生表面波的典型电磁超声换能器回折线圈5
GB/T20935.2—2018
线圈的激励
应采用专用的大功率射频发射电路以周期脉冲串形式激励线圈。7.1.1.3
工件的磁化
图5所示的是一种典型的为回折线圈提供外部磁场的磁化装置，它产生一个平行于被检表面的脉冲磁场，脉冲发生器及其电源提供脉冲电流激励脉冲磁铁。该磁场也可由永久磁铁或直流电磁铁来提供。
说明：
钢板：
磁芯：
表面波发生器；
脉冲磁化线圈：
电磁超声换能器线圈；
磁通量。
图5产生表面波的典型电磁铁结构7.1.1.4仪器
仪器用来获取和分析来自电磁超声换能器的信号，实现信号处理和数据采集的电路是接收单元，它对信号进行增益调节和滤波处理，这与传统超声仪器是一样的。仪器有多种采集和分析信号方式可供操作者选择。计算机配上A/D转换板及相应的超声探伤软件即组成一套有效配置。也可采用与传统超声仪类似的简单配置，将模拟信号送给示波器显示检测结果。另外，为了给信号采集提供准确的触发，应采用脉冲发生器/接收器的同步电路。7.1.1.5对比试样
用于校验设备的对比试样应与被检材料具有相同的材质、厚度，表面状况及热处理状态。对比试样上除了用于调整灵敏度的人工伤外，不应有影响人工伤正常指示的不连续性存在。人工伤的长度、宽度和深度应与验收标准相一致。
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口中华人民共和国国家标准
GB/T20935.2—2018
代替GB/T20935.2—2009
电磁超声检测方法
金属材料
第2部分：利用电磁超声换能器
技术进行超声检测的方法
Metal materialsMethod of electromagnetic acoustic inspection-Part 2:Standard practice for ultrasonic testing using electromagnetic acoustictransducer(EMAT)techniques
2018-03-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
原理概述
意义和用途
应用条件
检测方法·
结果判定
检测报告
GB/T20935.2—2018
iiiKAoNiKAca
GB/T20935《金属材料电磁超声检测方法》分为以下3个部分一第1部分：电磁超声换能器指南；一第2部分：利用电磁超声换能器技术进行超声检测的方法；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。本部分为GB/T20935的第2部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T20935.2—2018
本部分代替GB/T20935.2一2009《金属材料电磁超声检验方法第2部分：利用电磁超声换能器技术进行超声检测的方法》，与GB/T20935.2—2009相比主要技术变化如下：将范围中条目进行了合并，删除了原标准“1.7本部分以国际单位作为标准单位”和“1.8本部分不论述与使用有关的安全问题。使用者有责任在使用前制定有益安全和健康的规程，并确定其适用范围。”（见第1章，2009年版1.7和1.8）；修改了规范性引用文件（见第2章，2009年版第2章）；将第6章中人员资格要求修改为“如果合同要求，实施本部分检测的人员应取得由相关部门按GB/T9445或等效标准鉴定的技术资格，并经雇主授权。资格鉴定依据的标准（含版本年号）应在合同中注明。”（见6.1，2009年版6.1）。本部分由中国钢铁工业协会提出。本部分由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。本部分起草单位：钢铁研究总院、钢研纳克检测技术有限公司、冶金工业信息标准研究院。本部分主要起草人：张建卫、范弘、刘涛、徐磊、刘光磊、沈海红、董莉。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T20935.2—2009。
iKAoNi KAca
HiiKAoNiKAca
1范围
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/T20935.2—2018
GB/T20935的本部分给出了利用电磁超声换能器（EMAT）进行特定超声检测的原理概述，意义和用途，并规定了应用条件、设备、校验、检测方法、结果判定和检测报告本部分适用于使用者认为采用电磁超声换能器技术优于传统压电技术的场合；不适用于传统技术更具优势的场合。
本部分适用于可由电磁方法产生声波的所有材料，包括铁磁性或非铁磁性金属材料注：本部分介绍了一些经过验证的电磁超声换能器技术的应用，但不意味这些技术是最佳或唯一的，仅仅是提供一些应用的选择，
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/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T11344无损检测接触式超声脉冲回波法测厚方法无损检测术语超声检测
GB/T12604.1
GB/T12604.6
无损检测术语涡流检测
GB/T20935.1
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/T23900无损检测材料超声速度测量方法3术语和定义
GB/T12604.1、GB/T12604.6和GB/T20935.1界定的术语和定义适用于本文件。4原理概述
表面检测bZxz.net
4.1.1在被检材料中激发的表面波可灵敏地探测出表面的不连续性，它是通过不连续性界面的反射回波或透过波衰减来感知不连续性的，即可以采用脉冲反射技术或一发一收技术。4.1.2一种典型的激发表面波或兰姆波的电磁超声换能器见图1。施加的外磁场B。平行于非铁磁性或铁磁性材料表面，回折线圈平行放置在材料表面并通以射频（RF）电脉冲，通过感应在材料表面产生电流，表面电流在磁场中受洛伦慈力作用，洛伦兹力激发出垂直于材料表面振动的应力波进而产生表面波。电磁超声换能器一般产生双向表面波，通过特殊设计也可产生与传统超声检测相同的单向波。1
iiKAoNhikAca
GB/T20935.2—2018
说明：
回折线圈；
表面声波脉冲
外加磁场；
洛伦兹力。
图1产生表面波或兰姆波的典型电磁超声换能器4.1.3表面不连续可导致表面波的反射或衰减。在电磁超声换能器接收线圈附近，反射或衰减的超声波使置于磁场中的导体产生振动，从而在线圈图中感应出可测量的电压。4.2内部检测
4.2.1为了发现材料内部的不连续性，应使用超声体波进行检测。与表面检测原理相同，内部检测也是通过不连续性界面的反射回波或透过波衰减来感知不连续性的。4.2.2根据对象不同可选择纵波或横波检测。虽然直声束脉冲反射法最直观，但根据不连续性的位置和取向等因素选择斜声束一发一收技术可能更为理想。4.2.3一种典型的激发体波的电磁超声换能器装置见图2。施加的外磁场B。垂直于非铁磁性或铁磁性材料表面，螺旋扁平线圈平行放置在材料表面并通以脉冲电流，通过感应在材料表面产生电流，表面电流在磁场中受洛伦兹力作用，在材料表面形成振动的应力波。根据磁场方向不同，可激发垂直于工件表面传播的径向偏振横波或平面偏振横波，图2装置激发的是径向偏振横波。在非铁磁性材料中也能激发出可供使用的纵波，而在铁磁性材料，由于耦合效率极低所以很难激发纵波。内部检测可以使用通过波型转换得到的纵波。7.2详细介绍了激发各种模式体波的电磁超声换能器和磁化装置2
iiKANiKAca
说明：
磁铁：
螺旋线圈：
J（涡流）：
FL（洛伦兹力）：
4.3测厚
B（磁场）；
超声波；
被检工件；
俯视图。
图2产生体波的典型电磁超声换能器GB/T20935.2—2018
4.3.1超声波传入材料后在底面反射回表面，在声速已知情况下，通过测量声波传播的时间来计算材料的厚度。对于已知材料，也可以标准厚度试块的传播时间为基准外推材料的厚度值，测试方法见GB/T 11344.
4.3.2材料中的超声波传播速度取决于该材料物理特性，即材料的刚度和密度。对于已知类型的材料，一般认为其物理特性是一常数。速度近似值可以从很多资料中查到，也可按照GB/T23900通过实验得到。
4.3.3应采用体波来测定声波在材料中的传播时间。虽然可以使用纵波，但一般应采用横波，这是因为横波在材料中的传播速度较慢，对于较薄材料的测量更精确。虽然直声束脉冲回波法最简单和常用，但在测量较薄材料时，如果要求扫描速度较快或分辨率较高，采用斜声束一发一收技术可能更为理想。利用电磁超声换能器技术激发体波的方法在4.2.3和图2中进行了讨论和描述。3
GB/T20935.2—2018
5意义和用途
5.1由于电磁超声换能器为非接触式，所以可用于自动检测、高速检测、动态检测，远距离或危险环境下的检测，高温状态下的检测及粗糙表面状态下的检测。本部分包含使用电磁超声换能器进行表面和内部探伤以及测厚的方法
5.2电磁超声换能器技术的独特性体现在超声波的发射和接收。除此之外，传统超声检测技术和方法均适用于电磁超声。
5.3由于电磁超声换能器通过电磁方法在材料中激发和接收声波，所以能够检测非铁磁或铁磁性金属材料。线圈是电磁超声换能器激发超声波的最简单器件，使其通人交变电流，并置于材料表面的均匀磁场中，在导体中感应出涡流。涡流在磁场中受到洛伦兹力作用，并通过与金属晶格碰撞或其他微观过程将力传递给被检材料。洛伦兹力的方向随激励电流的频率交替变化，产生超声波。在铁磁性材料中，同时伴随有另外一种耦合机制激发超声波，即由于磁滞伸缩效应，交变电流产生的动态磁场与材料磁化场的相互作用形成另一种波源。上述两种转换机制都是可逆的，因此能够实现检测。图3给出了激发电磁超声的转换机理、力及方向
说明：
单个导体中的电流，单位为安培（A)；外磁感应强度，单位为特斯拉（T)磁化力（铁磁性材料），单位为牛顿（N)；b)
磁致伸缩力（铁磁性材料），单位为牛顿（N)；洛伦兹力（导体材料），单位为牛顿（N)。图3电磁超声产生机理
5.4电磁超声换能器可激发出各种模式的超声波。与传统超声检测一样，声束角度和声波模式的选择应根据材质，不连续性的可能位置和取向决定。为了正确选择波模，就应知道被检工件的几何形状以及预期不连续性的大致位置、尺寸、取向和反射率，还应知道电磁超声换能器允许的提离范围及超声波传播的物理规律
5.5对于需要灵活选择波模的应用场合，电磁超声换能器技术与传统的压电超声技术相比具有明显的优势。电磁超声换能器可高效地产生表面波，且比传统压电超声探头更容易产生水平偏振横波（SH波）。SH波在界面上不会发生波型转换且通过调节发射频率可使其人射角在0°～90°之间变化，这点非常重要。电磁超声换能器也能激发兰姆波，能对管材进行周向检测或对薄板进行整体检测。电磁超声换能器可以很方便的重复制作，互换性较好，因此信号响应具有很好的重复性。4
6应用条件
6.1人员资格
GB/T20935.2—2018
如果合同要求，实施本部分检测的人员应取得由相关部门按GB/T9445或等效标准鉴定的技术资格，并经雇主授权。资格鉴定依据的标准（含版本年号）应在合同中注明6.2方法和技术
除非专门指定，应使用本部分推荐的方法和技术。对专门指定的技术应在双方合同中注明。6.3报告内容和验收标准
除特殊说明，检测报告应与第11章的要求一致。验收标准应符合相关标准的规定或在双方合同中予以规定。
6.4修复和返工后的复检
本部分不包含修复、返工后的复检条款，若需要，可在双方合同中加以说明。7设备
7.1表面检测
7.1.1母材检测
7.1.1.1线圈的设计
图4所示是一种典型的产生表面波的回折线圈，工作方式可以是脉冲反射式或一发一收式。说明：
磁铁；
EMAT回折线圈结构示意图；
典型EMAT回折线圈。
图4产生表面波的典型电磁超声换能器回折线圈5
GB/T20935.2—2018
线圈的激励
应采用专用的大功率射频发射电路以周期脉冲串形式激励线圈。7.1.1.3
工件的磁化
图5所示的是一种典型的为回折线圈提供外部磁场的磁化装置，它产生一个平行于被检表面的脉冲磁场，脉冲发生器及其电源提供脉冲电流激励脉冲磁铁。该磁场也可由永久磁铁或直流电磁铁来提供。
说明：
钢板：
磁芯：
表面波发生器；
脉冲磁化线圈：
电磁超声换能器线圈；
磁通量。
图5产生表面波的典型电磁铁结构7.1.1.4仪器
仪器用来获取和分析来自电磁超声换能器的信号，实现信号处理和数据采集的电路是接收单元，它对信号进行增益调节和滤波处理，这与传统超声仪器是一样的。仪器有多种采集和分析信号方式可供操作者选择。计算机配上A/D转换板及相应的超声探伤软件即组成一套有效配置。也可采用与传统超声仪类似的简单配置，将模拟信号送给示波器显示检测结果。另外，为了给信号采集提供准确的触发，应采用脉冲发生器/接收器的同步电路。7.1.1.5对比试样
用于校验设备的对比试样应与被检材料具有相同的材质、厚度，表面状况及热处理状态。对比试样上除了用于调整灵敏度的人工伤外，不应有影响人工伤正常指示的不连续性存在。人工伤的长度、宽度和深度应与验收标准相一致。
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