SY T 10005-1996 海上结构建造的超声检验推荐作法和超声技师资格的考试指南.pdf
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1、SY 中华人民共和国海洋石油天然气行业标准SY/T 10005-1996 海上结构建造的超声检验推荐作法和超声技师资格考核指南Recommended Practice for Ultrasonic Examination of Offshore Strucral Fabrication and Guidel ines for Qual ification of Ultrasonic Technicians 1996-08-19发布1996-08-19实施中国海洋石油总公司发布目次政策性声明第1章总则.(1) 第2章人员资格考核.)第3章技术建议. . . . . . . . . . . (6)
2、 第4章超声检验术语. . . (36) 附录A书面试题举例. . . . . . (42) 附录B模拟构件的制造和评定. . . . . . (45) 附录C技师操作考核的评分举例. . (47) 附录D验收标准. . . . . . (51) 附录E参考文献. . . . . . (59) 用户注意:本出版物相对以前的版本已作了部分变动。按照API标准的惯例,应在左侧的边页上以黑粗线标出相应的变动部分。由于本版较之以前的版本作了实质性修改,因此边页标记已被取消。或学总部油归全石虹的国们物美版阳吁吁幻出亮词的J本由消而诗句归ux翻J主中川或容部副版内发川川再分开D凡部会部一正第上的议行会发化
3、月准qd兰甲hvkr中吁非酌wm8改UU修替舌的代刊出过版斗通本版式明说说明为适应我国开发海洋油气资源的需要,我公司等同采用美国石油学会的海上结构建造的超声检验推荐作法和超声技师资格考核指南)1988年版,即APIRP 2X 1988,作为中国海洋石油总公司企业推荐标准发布。对本标准的译文如有异议,以所采用标准原文为准。在海洋石油、天然气开发工程设计、建造和使用中涉及原标准所在国政府或其他主管当局的法令、法规和规定时,一律按中华人民共和国政府或政府主管部门颁布的相应法令、法规和规定执行。原标准中关于风、浪、流、冰、温度、地震等环境条件数据或定量计算方法,凡切合我国实际的均可参照使用;否则,应使
4、用符合我国环境条件实际的数据和定量计算方法。关于计量单位,以法定计量单位为主,即法定计量单位值在前,其后将英制单位的相应值标在括号内。为不改变原标准中的公式、曲线的形状特征、常数和系数,凡使用英制单位的,仍沿用英制单位。中国海洋石油总公司中国海洋石油标准化技术委员会1993.1 1. 15 政策性声明1. API各种出版物必然是针对一般性问题的。涉及有关特定问题时,应查阅地方的、州的和联邦的法律与条例。2. API不为雇主、制造厂商或供应商承担对他们的雇员的安全风险以及预防措施进行警告、训练或设备完好与安全等方面的义务。也不承担他们在地方的、州的或联邦的法律下的责任。3.任何API出版物的内容
5、不能以含蓄的或其他的方式解释为授予任何权利去制造、销售或所涉及使用专利的任何方法、设备和产品。该出版物中的任何内容也不能解释为开脱任何人侵犯专利权应承担的责任。4.通常API标准至少每五年进行一次复审,并进行修订、重新认定或撤消。有时,这个复审周期可延长一次,最多二年。作为现行API标准,本出版物从出版之日起,有效期不超过五年,除非被授权再版时,延长其有效期。出版物的情况可从API编牺部(电话202-682 -8000)查清。API( 1220 L ST , N. W. ,Washington DC 20005)每年出版的出版物和资料目录,每季更新。Q / HS 7007- 93 第1章总则1
6、. 1 范围a.本文包括为确认超声技师用脉冲反射式超声际fjIx. t,d,.写上结构物建造的资格而提出的建议。同时.为控制超声检验以及将超声检验方法归入总体质量控制方案捉卜了进一步的建吨。本文还讨论了接头设计、焊缝中缺陷的含义以及超声技师检测缺陷临界尺寸能力之间的相互关系。b.操作者不应将本文件作为标准或规范作用1. 2 设计a.这些建议,是试图为建造和安装海上固定设施而制定超声检验控制方案的指南.并片jf断裂综合控制方面,包括设计的基本观点、材料选择以及无损检验。其意图是由操作者的超声专家制定个详细的超声检验程序。在该程序中,建立特定的校核基准反射体.使之符合设计者的构思和第3章制在的技术
7、准则。这个详细程序和第2章所述之人员资恪一起构成焊缝超声检验方案的技术基础。b.这些建议认定,结构的设计符合最新版本的APIRP 2A(海上固定平台的规划、设计和建洼的推在作法。操作者和设计者都应认识到.即使经过有资恪的技师检验过的结构,仍有可能存在未被检测出来的缺陷。提出超声检验的要求时应考虑特别构件连接的难易程度、使用其他检验方法的可能性、返修(JJ可行性以及结构整体破坏的严重性。这些问题与检验范围和验收标准有着密切的联系。C.超声检验的某些典型应用和某些恃殊构件的检验r围已被简化。这些简化是根据工业实践特日IJ是墨西哥湾的导管架结构而制定的。k述所列的某些同件也可由其他方法检验.比如射线
8、照像店。在其他方法(即射线照像法)育较大把握的地方.东考虑i衷方法的优点之外.也应慎重地权衡超声检验方法的方悟性c其他方法与超声检验相比要获得等茧的信息一般需要更长的时间.因而费用也较高。使用多种方;1:;进行检验,往往要比只用一种方法更为可靠,所得到的效果也更好。d.海上工程采用超声检验技术.是由于其他检验方法不可能评定某些构件(特别是管状析架的T、iY节点)焊缝的整个截面所致。操作者和设计者应当认识到,超声技术对于焊缝检验的局限性。(在第3章中将对某些更重要的限制进行详细的技术讨论)。同时也应当承认.不能发现某些缺陷或虚报缺陷,是超声检验的一个弱点。因此,提出下列质蛙保证措施作为整个质量控
9、制方案的补充:定;1.对参阳结构(特别是管状节点)制造的所有焊工进行资恪鉴定井对所采用的焊接程序进行合格性鉴2.施焊之前,对指定的重要焊缝进行组对检验.包括接头的几何形状检验;3.为符合程序要求,应对焊接全过程进行监视:4.焊接完成后进行外观检验,检查焊接接头的表面缺陷及焊缝外形。e.在前文中,曾建议设计者和操作者为所有关键部位采用具有一定断裂韧性的钢种井控制施工过程以确保制造结构物最终的韧性。承受主要荷载的结构受多项荷载的作用.为了提高其可靠性,可通过检验和返修消除大多数(没有必要全部)建造中的缺陷以提高总体质量水平。操作者应从结构设计和潜在的破坏机理方面考虑,确定项与结构设计特点相适应的验
10、收标准。1. 3 定义a.通则本文中引用的焊接术语,已在美国焊接学会出版的AWSD3. 00.:l. 149-149J VV.V 警原文中Lc=A十c+d+e=98mm,根据Lc的定义应为Lc=A+c十d=98mm.后者正好与图C寸的实例相吻合.一-一译者注- 47-Q/HS 7007-93 A渔t.肘体在爆缝断面i!位置A 国回到运茶时EFq幅ER震慰安妇运B C D H0 .二也去。a司Bu、 -l!_l 6 X 1 . B斗,41B边试件中反射体位置举例图C-l-48一Q / HS 7007-93 图C-2典型超声技师探伤结果报告举例姓名公司试板号日期用编号或其他鉴别形式标出缺陷在焊缝断
11、面图上的指示位置k司1三支、e、 X 、。、【、-号、.:;, 、四、吟S 。、4 一、。-、。、eE 、a+ 、xee, ,、3, -ZuK 、e.气、。X 。、同、边,岳阳明螺篮革主EE刷哥哥岖缸中妇44一49一 1/1SX 1 1/32X 1均.旷)(I 6/32 X 1 1/14X 3i : .-t 样亏一斗, 阳! c : r4 . I .偏示. 。1/16X l !.i:X 1 场X2UIlX 1 t同!c;i;-iI ,自际位置2 0 。Z30吨-z陋tt件煌的理. 1. I it L1. I I , , -. I I ;., LfI I :L.: 寸假如所示的Wi和Li在W.和
12、L.的一半和2倍之间,则认为最大长度的Li等于L.是可倍的.尺置假如缺陷的中心线位置在L边界范围以内或在L.的实际中心点的12.7mm(!/:勺范围内两取较大者).那么对于所确定的位置被认为是可倍的.否则不管所判断的尺寸精度如何都定为不可倍。位技师报告的图解评定图C-3D. 1. 0 概述Q/HS 7007-93 附录D验收标准8.基于实践的验收标准分为以下三个级别。这些级别只是作为范例,并非作为规范来执行。A级一一工艺质量标准该级别与构件的适用性并没有内在的联系,而是建立在焊工通常所能达到的焊接质量以及检验手段力所能及的基础上。在用未指明断裂控制的材料来设计和建造重要结构时,常用这个级别。C
13、级一一以合于使用为基础的质量标准该级别基于疲劳、脆性断裂和拉伸破坏不稳定性的总体考虑,并且准备应用于设计应力和疲劳分析方面,井满足APIRP 2A规定的最低韧性,同时也要求考虑焊缝和热影响区的断裂韧性。F级一特定的合于使用质量标准该级别基于一个特定构件或特别应用中某类构件的分析、脆性断裂、拉伸不稳定性和其他任何可能的断裂形式上。使用这个级别,在技术上更加适合于某项特殊的应用。一项充分的研究已经取代了保守的假设。这意味着某些缺陷尺寸是可以接受的而不必权衡安全因素。b.适当的检验级别是整个断裂控制设计的一个主要部分,并使质量水平与设叶要求相一致。例如,图D一1和图D一2所示的焊缝表面成形质量与S-
14、N疲劳曲线相互之间是一致的。超声验收标准的三个级别就是基于类似的疲劳考虑。在桥梁设计中,要求焊缝表面打磨并要求A级的内部检验达到A级疲劳特性。对于根据C极(X曲线)疲劳曲线实质上允许较大的缺陷存在。然而在特定的合于使用质量标准的应用中,实际疲劳标准和缺陷尺寸与研究结果是一致的。C.超声专家应根据设计构想制定专门的超声程序和验收级别,下面的章节中将描述这方面的例子。D. 2. 0 A级验收标准a.A级大致相当于传统的射线照像标准中规定的工艺标准。这个级别可适用于那些为改善疲劳特性而使表面形状磨平或抗腐蚀保护的焊缝(例如图D-2中的曲线A),或那些一旦断裂将造成灾难性(即:没有余度)破坏的重要焊缝
15、,以及那些以低等级断裂韧性为主的地方。后者可以通过良好的焊接操作和选择适当的材料来避免。b.对反射体振帽的评定包括传递补偿(曲率和厚度效应)和距离振幅校正两部分,而所有这些都应建立在峰值信号的基础上(如本文以后章节中所解释的)。然而,由于振幅读数的不可再现性,要想对所有上述影响作精确修正是不太可能的.合格与否应视反射体的类型和长度而定,并不仅仅以信号振幅的高低作为标准。C.基准线的校核反射体是A级检验对比试块(图D一7)上直经为1.6mm(O. 0625 in)的边钻孔,或由控制规范所指定的类似反射体。d.所有比基准线小时B(即:50%DAC)的反射体可以忽略不汁。大于50%DAC线的反射体应
16、按如下各点作进一步的评定。使用的方法在本文以前的章节中已作了描述。1.分类:一-球形(点状)反射体E一-圆柱形(线状反射体;一平面形反射体。2.沿焊缝轴线的长度。3.相对于焊缝截面的位置。e.孤立的、任意状态的点状反射体是允许的。排成一行的点状反射体作为线状反射体评定。r.在任意25.4mm(l in)范围内,大于50%DAC曲线的密集群的反射体民度应不大于支杆壁厚的%或9.5 mmO in),取较小者。g.除如下所述的以外,长度不超过图D一3限制的线状或平面状反射体是合格的图D-3由AWSQ/HS 7007-93 和ASME标准构成。h.评定对接焊缝的根部焊道和焊缝熔合线时,应使用各种不同的
17、探头角度获得波束垂直于熔合线的效果。i.很明显.A级是任意的。在许多应用方面不受限制。然而,为了减少未被检测出的缺陷数量即:由于缺陷处于一个不良的方位而漏检)而允许大量的假报警(不需要修理)存在的场合.A级可能是适当的。j.单面焊T、K、Y节点焊缝的根部区域中出现的凸出角型反射体,即使出现在合格的焊缝中也是很难评定的。A级检查超出了现行的工艺水平,因此对这些区域可以不使用A级标准。当某些地方要求这种质量等级时,应考虑节点预制,以便使根部打底焊缝可以从内侧焊接。在必须用A级检查评定单面焊根部区域时,应作用70。角的探头。基准线校核反射体最好是一个深1.6 mm (1/16 in)的表面槽。指示缺
18、陷应按图D一3评定。应当指出,大多数在该等级上不合格的缺陷由破坏性试验证实都是非常小的。刨掉(大部分)焊缝来修补根部的小缺陷常常导致对焊缝产生过多的损害,而且补焊条件比初焊条件更差。D. 3. 0 C级验收标准a. C级基于合于使用标准,与焊后表面成形图D一2中的断裂曲线C)相一致,并采用了结构安全余度和不安全设计方法(如典型的导管架式海上平台的设计)以及对所有焊接接头规定了合适的断裂韧性等级。b.这些标准是专门为检验单面焊管状T、K、Y节点焊缝制定的,并且通过对不合格缺陷在焊缝剖除和修理过程中的外观确认,认为实际的检验结果是令人满意的。c.缺陷的评定同时使用波柬边界法和振幅校正。对于根部缺陷
19、的基准线校正应采用C级检查对比试块(图D-8)上所示的1.6mm(1/16in)深的槽;技师对于内部反射体的校正应采用模拟的不合格缺陷(图D-8所示的V型槽一译者注)。缺陷的评定基于超声对实际缺陷尺寸的最佳判断。来自与超声波束具有不合适角度的内部平面状缺陷的回波可能小于来自相同尺寸的表面(根部)槽的回波,这点应当牢牢记住。缺陷的尺寸应按图D-4中所示的长度和宽度评定。另外超声技师把反射体进行分类,归纳为球形、圆柱形或平面形,井精确地测定其在焊缝断面中的位置。不要求鉴别出类型(如:裂纹或未熔合)。d.不管信号振幅的大小,孤立的、任意的球形反射体是允许的。e.显示高度大于20%DAC曲线,并且长度
20、为两倍支忏壁厚的密集成群的反射体,应根据图D-4和图D-5所限制的宽度和长度来评定。f.圆柱形或平面形反射体其尺寸大于图D一5或图D-6的(根据位置)为不合格。g.焊缝熔合线附近的内部反射体应使用不同的探头角度进行评定,以获得波束与熔合线垂直的效果。熔合线上的平面反射体大于图D-6限制的为不合格。h.被焊接的主杆(节点加厚段)母材内的反射体按下列各点评定:1.大于图D-6限制的单个反射体为不合格。2.任意150mm(6 in)或D/2长度范围内(取较小者).密集型反射体之和超过焊缝面积8%为不合格。3.母材内的不合格反射体在任何剖除或试图修理之前应由技师再复查一遍。这是考虑到剖除和修理带的附加
21、热应变循环将会引起进步层状撕裂的危险。i.对于单面焊的管状T、K、Y节点的根部区域,标准是非常放松的。对带有严重根部缺陷的管状T、K、Y节点的疲劳试验已经表明,只要有足够的焊缝面积使总应力不受到重大影响,这些缺陷不是破坏的因素。这时,根部缺陷的存在并没有大的影响,而试图进行修理反而常常会产生不良的结果。j.对于所有其他焊缝区域的较严格的验收标准,仍然允许比传统射线照像规范稍大的一些的缺陷然而它们与所设计的用途是一致的,并且并不导致C级焊缝性能的任何重大降低。正常的焊缝拉伸强度要比母材的屈服点高,因此焊缝的静力破坏不会由于允许面积的少量损失而出现。k.通过选择母材和考核鉴定焊接程序可以得到一个合
22、理的断裂韧性等级。所得到的焊缝、母材和热影响区的断裂韧性应满足APIRP 2A的要求。D4.0 F级验收标准a.F级验收标准允许合理考虑各种等级的缺陷的尺寸,因为它们与断裂韧性等级、荷载以及其他断裂控制要素有关。大于C级的缺陷通过对上述诸因素的鉴定可能认为是合理的。由此而得到的标准可以用Q / HS 7007- 93 来鉴定那些对结构有害的缺陷。例如,海上固定结构的水下起声检验标准,对小缺陷进行修理将是一种不明智的办法,具有未定的效果。b.用波柬边界法评定缺陷,并仔细地绘制出评估实际缺陷尺寸(如图D-4所定义的宽度和长度)的声波路径。合格/判废标准应基于通过合理验定而得到的断裂力学等效裂纹尺寸
23、a。c.合格或判废应基于如下的综合破坏模式分析:1.剩余净断面上的静强度应是足够的。2.只需能证明等效裂纹尺寸a叮、于临界裂纹尺寸就可以防止脆性断裂产生。临界裂纹的尺寸是基于所受的局部应力(包括残余应力)、材料厚度、荷载频率和温度得出的。3.从初始裂纹尺寸a增长到由上述静强度或脆性断裂标准所定义的最终裂纹尺寸,疲劳寿命应是足够的。4.对于所采用的各种断裂力学相互关系中的不确定性和超声裂纹尺寸的误差应留有裕度。DS.O对比试块a.确定检查灵敏度的基准反射体必须与缺陷的验收标准相适应,井能提供足够的灵敏度以保证检测出有关的最小缺陷。b.对于A级验收标准的超声检验.1.6mm(l几6in)的边钻孔为
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