西氣東輸管道工程管道對接環(huán)焊縫全自動超聲波檢測規(guī)范

目次前言 1范圍 2規(guī)范性引用文件 3檢測人員 4超聲設備 5檢測準備 6檢測系統(tǒng)的調(diào)試 7現(xiàn)場檢測 8缺陷顯示的評定 9驗收標準 10報告和存檔 附錄A（資料性附錄）典型的探頭結構 附錄B（規(guī)范性附錄）鋼管中聲速的測定 附錄C（規(guī)范性附錄）報告格式

前言本標準由范圍、規(guī)范性引用文件、檢測人員、檢測準備、檢測系統(tǒng)的調(diào)試、現(xiàn)場檢測、缺欠顯示的評定、驗收標準、報告和存檔等十章組成。本標準的檢測方法部分參照ASTME1961-1998《配備聚焦裝置分區(qū)掃查的環(huán)焊縫全自動超聲波檢測標準》編寫，采用多通道、聲聚焦、分區(qū)掃查的全自動超聲檢測技術。本標準驗收部分按目前各國管道線路檢測驗收標準，不僅考慮缺欠的長度，還考慮了缺欠的自身高度和位置。本標準缺欠的長度參考APIstd1104-1999《管道及有關設施的焊接》并結合我國長輸管道環(huán)焊縫檢測的實踐確定，缺欠的自身高度參考美國ALLIANCE管線驗收標準和歐洲共同體EN25817-1992《鋼電弧焊焊接接頭缺陷質(zhì)量分級指南》（D級）及本工程的特性確定。本標準代替Q/SYXQ-2002《西氣東輸管道工程管道對接環(huán)焊縫全自動超聲波檢測》，本標準自發(fā)布之日起原標準停止使用。本標準的附錄A為資料性附錄，附錄B、附錄C為規(guī)范性附錄。本標準由中國石油西氣東輸管道公司提出。本標準由中國石油西氣東輸管道公司質(zhì)量安全與環(huán)保處歸口。本標準主要起草單位：盤錦北方無損檢測公司、中國石油天然氣管道局生產(chǎn)技術處、中國石油西氣東輸管道公司。本標準主要起草人：張歷成、趙斌、袁少山、徐彥、田國良、張洪亮。本標準由盤錦北方無損檢測公司負責解釋。西氣東輸管道工程管道對接環(huán)焊縫全自動超聲波檢測規(guī)范1范圍本標準規(guī)定了全自動超聲設備和試塊的工藝方法和驗收。本標準適用于壁厚等于或大于7mm、管徑大于150mm的西氣東輸管道工程對接環(huán)焊縫檢測與驗收。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注明日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。ASTME-317不采用電子測量儀器評價脈沖回波式超聲波檢測系統(tǒng)工作性能的方法3檢測人員3.1檢測人員必須進行培訓，經(jīng)理論和實際考試合格，取得鍋爐壓力容器無損檢測人員資格證書。Ⅱ級以上人員進行檢測，Ⅰ級人員僅做檢測的輔助工作。3.2檢測公司對從事全自動超聲波檢測人員進行設備性能、調(diào)試、評定等培訓，經(jīng)考試合格，業(yè)主認可，方可從事檢測工作。4超聲設備4.1超聲系統(tǒng)該系統(tǒng)應該提供足夠數(shù)量的檢測通道，保證僅在管道環(huán)向掃查一周，即可對整個焊縫厚度方向的分區(qū)（見圖1）進行全面檢測；儀器的線性應按照ASTME-317確定，每6個月校準一次，垂直線性誤差小于等于滿幅度的5%，水平線性誤差小于等于滿刻度的1%；閘門的位置和寬度任意可調(diào)，閘門內(nèi)的信號電平不低于滿幅度的20%。4.2記錄系統(tǒng)4.2.1通常用編碼器記錄焊縫環(huán)向掃查的位置。編碼器配置一個校正系統(tǒng)，保證顯示記錄的圓周距離與管道外表面標記的位置一致。記錄或標記系統(tǒng)應清楚地指示出缺欠相對于掃查起始點的位置，誤差為±10mm；焊縫中的每個缺欠應有掃查記錄；在顯示記錄上有聲耦合顯示。4.2.2焊縫缺欠掃查記錄可用A掃描、B掃描或其它圖象顯示方式，也可增加衍射波時差（TOFD）技術。4.2.3TOFD掃查裝置的記錄系統(tǒng)為256級灰度顯示并且能夠記錄全R-F波型。4.3探頭4.3.1聚焦探頭應標出廠家的名稱、探頭類型、入射點、入射角或折射角、焦柱尺寸、頻率及晶片尺寸。4.3.2探頭陣列的設計應按具體檢測管件坡口形式而定。4.3.3應準確布放探頭與焊縫中心位置，探頭楔塊表面形狀應與管道表面曲率相匹配，保證探頭楔塊與管表面吻合，保持穩(wěn)定掃查。4.4試塊試塊主要用于檢測定位、確定基準靈敏度、鑒定野外檢測系統(tǒng)并監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀況。4.4.1試塊制作原則4.4.1.1試塊的材料由業(yè)主提供該項目管線超聲檢測管道的一段，試塊材料與受檢材料的聲速差不應超過±50m/s。業(yè)主應向檢測公司提供檢測項目的焊接工藝及試塊的附加要求。

檢測公司提供試塊的設計圖樣（含圖樣修改），經(jīng)業(yè)主認可。圖1焊縫分區(qū)及缺陷簡圖4.4.1.2根據(jù)焊縫坡口形式及焊接填充次數(shù)來分區(qū)，每個區(qū)高度一般為2-3mm，設置兩個對應的人工反射體用來調(diào)節(jié)靈敏度和缺欠定位，這兩個反射體對該區(qū)探頭來講，稱為主反射體（鄰近區(qū)反射體對該區(qū)反射體來講，不能稱為主反射體）。焊縫兩側各一個探頭來完成一個區(qū)的檢測。4.4.1.3人工反射體在深度方向的布置應使顯示信號達到獨立的程度，但鄰近區(qū)反射體不得互相干擾。4.4.1.4人工反射體的制作a)在坡口面上設置人工反射體，直徑為2mm的平底孔。平底孔的中心線垂直于坡口面且在坡口面長度方向等分（見圖2c、d），主要顯示坡口未熔合等缺欠；b)在外表面的熔合線上設置一個槽，深1mm、寬2mm、槽長10-20mm，用來顯示管道外表面的咬邊或向表面延伸的未熔合等。槽也可設在根焊區(qū)，根部槽長10-20mm，其深度和角度與被檢焊縫根部坡口形式一致（見圖2c、e）；c)鉆一個Ф2mm的通孔（見圖2b），孔中心線與焊縫截面中心線相重合且垂直于管壁。主要用于確定閘門和焊縫中心線的位置；d)必要時，鈍邊處設一個平底孔（見圖2a），主要顯示未焊透等缺欠；e)當設置人工反射體不能滿足6.2.1.2要求時可增加其它的反射體，它們不得與規(guī)定的反射體發(fā)生抵觸；f)人工反射體允許誤差不應超過下列數(shù)值，加工精度應符合ASTME1961-1998：孔直徑：±0.1mm槽長度：±1mm槽深度：±0.2mm所有相關角度：±1°反射體中心位置：±0.1mmg)試塊經(jīng)國家有關計量部門鑒定合格，方可使用。h)試塊上人工反射體的布置見圖3。5檢測準備5.1受檢表面制備5.1.1探頭移動區(qū)的寬度按檢測設備而定，一般為焊縫兩側各不小于150mm范圍。5.1.2焊縫兩側各150mm范圍內(nèi)，管子制管焊縫（如螺旋焊縫、直焊縫）應用機械方法打磨至與母材齊平，打磨后焊縫余高應不大于0.5mm，且與母材圓滑過渡。5.1.3在管子防腐時，應在管端預留出150mm的探頭移動區(qū)，不得有涂層（如環(huán)氧粉末）。

5.1.4應清除探頭移動區(qū)的飛濺、銹蝕、油垢及其它外部雜質(zhì)。5.2每條焊縫應有編號標記，在平焊位置還應有起始標記和掃查方向標記，起始標記用“O”表示，起始點為管線正上方中心點，即12點位置，掃查方向標記用箭頭表示，通常沿介質(zhì)流動方向順時針用記號筆劃定，所有標記應對掃查無影響。5.3參考線5.3.1參考線用于安裝掃查器軌道。在焊接之前，應在管子表面畫一個參考線，參考線在檢測區(qū)一側距兩坡口中心線的距離，應根據(jù)檢測公司的檢測設備而定，一般不小于40mm。畫參考線由檢測公司負責。5.4耦合劑5.4.1應選用適當?shù)囊后w作為耦合劑，耦合劑應具有良好的透聲性和適宜的流動性，對材料和人體無損傷，同時應便于檢測后清理。5.4.2典型的耦合劑為水，在零度以下可采用乙醇液體或相似的液體。5.4.3在試塊上調(diào)節(jié)儀器和在管材檢測時應采用同一種耦合劑。6檢測系統(tǒng)的調(diào)試6.1本檢測系統(tǒng)是將焊縫沿厚度方向近似相等地分成幾個區(qū)，分別覆蓋根焊區(qū)、熱焊區(qū)、填充區(qū)和蓋面區(qū)，典型的分區(qū)方法見圖1，每個區(qū)用一對探頭檢測。要實現(xiàn)在管子上移動一周完成整條焊縫中各個分區(qū)的檢測，應對每個區(qū)調(diào)試和總體調(diào)試。6.2檢測系統(tǒng)的設置（分區(qū)調(diào)試）6.2.1探頭位置和基準靈敏度的確定a)在試塊的模擬焊縫中心線兩側，根據(jù)反射體的位置，將探頭排布在軌道上的掃查器中（見附錄A）；b)移動掃查器，分別調(diào)整探頭的位置，使每個探頭對應的主反射體信號均達到峰值，即為該探頭的位置；（a）鈍邊處設置Φ2mm的平底孔(b)設置Φ2mm的通孔(c)填充區(qū)設置Φ2mm的平底孔(d)熱焊區(qū)設置Φ2mm的平底孔(e)根焊區(qū)設置Φ2mm的平底孔或槽圖2試塊一側人工反射體簡圖圖3試塊上人工反射體布置示意圖

c)將每個探頭的峰值信號調(diào)整到滿幅度的80%，即為該探頭的基準靈敏度。6.2.2閘門的設置閘門設置用以確定該區(qū)缺欠的位置和靈敏度。6.2.2.1熔合區(qū)閘門的設置用試塊上的反射體來確定：a)先用一側探頭的聲束對準一個主反射體，在該反射體聲束的路徑上設置一個閘門，閘門的起點在坡口前至少3mm，閘門終點至少超過焊縫中心線1mm；該區(qū)另一側閘門的設置與上述同；b)熔合區(qū)的其它閘門按6.1.2.1a設置。6.2.2.2填充區(qū)（含熱焊區(qū)）閘門的設置填充區(qū)體積型缺欠居多，其顯示信號幅度較垂直聲束的未熔合缺欠反射信號弱且填充區(qū)比熔合區(qū)的聲程長，靈敏度較低。此區(qū)閘門的設置方法是：a)當管子壁厚等于或大于12mm時，在填充區(qū)的焊縫中心線上設置附加反射體，閘門的起點在探頭側坡口前至少1mm，閘門終點至少覆蓋熔合線（蓋面區(qū)）；該區(qū)另一側閘門的設置與上述同；b)當管子壁厚小于12mm，可用熔合區(qū)的反射體調(diào)節(jié)填充區(qū)檢測靈敏度，填充區(qū)檢測靈敏度在熔合區(qū)基準靈敏度的基礎上適當提高約8dB-14dB,但不影響準確評定。6.2.2.3蓋面區(qū)閘門的設置用試塊上表面槽來確定：用槽對側探頭的聲束對準該區(qū)的槽，在該槽聲束路徑上設置閘門，閘門的起點在探頭側坡口前3mm，閘門終點要足夠長，保證覆蓋蓋面區(qū)；該區(qū)另一側閘門的設置與上述同。6.2.2.4根焊區(qū)（含鈍邊）閘門的設置用試塊上的反射體（槽或孔）來確定：用一側探頭的聲束對準主反射體，在該反射體聲束路徑上設置閘門，閘門的起點在坡口前至少3mm，閘門終點應足夠長，保證覆蓋根焊區(qū)；該區(qū)另一側閘門的設置與上述同。6.2.3閘門電平的設置閘門電平不低于滿幅度的20%，超過此幅度的信號按第8章評定。檢測氣孔應采用B掃描、TOFD顯示。6.2.4記錄的設置每個通道的輸出信號均應在顯示器上顯示，對于每個主反射體，應在焊縫中心線兩側對稱顯示，也可用圖象（B掃描、TOFD）顯示。6.2.5圓周掃查速度的設置圓周掃查速度用公式1計算：Vc≤Wc·PRF/3(1)式中：Wc——探頭在檢測有效距離處的最窄聲束寬度（用半波高度法測量）；PRF——探頭的有效脈沖重復頻率。6.3檢測系統(tǒng)的總體調(diào)試系統(tǒng)參數(shù)選定后，用與現(xiàn)場掃查相同的速度對試塊上每個反射體進行調(diào)試。6.3.1檢測通道的調(diào)試6.3.1.1位置和基準靈敏度的調(diào)試a)每個主反射體的信號達到滿幅度的80%；b)顯示器上顯示的編碼位置精度：記錄反射體間的顯示編碼位置相對于實際圓周位置的誤差為±2mm。6.3.1.2〓顯示記錄的調(diào)試掃查過程中試塊上主反射體的波幅達到滿幅度80%時，其兩側鄰近反射體的顯示波幅應在5～40%(不包括40%)之間，低者覆蓋不良，易漏檢；高者可能產(chǎn)生干擾。當未達到此值時應重新確定探頭位置或替換探頭重新調(diào)試。6.3.2耦合監(jiān)視通道的調(diào)試記錄系統(tǒng)的耦合監(jiān)視通道顯示不良時，應重新調(diào)試。7現(xiàn)場檢測7.1受檢表面制備按5.1的規(guī)定進行。7.2焊縫標識按5.2的規(guī)定進行。7.3參考線按5.3的規(guī)定進行。7.4掃查靈敏度熔合區(qū)的掃查至少在基準靈敏度下進行，體積型缺欠掃查靈敏度應不低于6.2.2.2、6.2.2.3和6.2.2.4的規(guī)定。7.5系統(tǒng)性能的校驗7.5.1靈敏度的校驗7.5.1.1每班檢測前，利用試塊進行校驗，每個主反射體的波幅應為滿幅度的80%。7.5.1.2在檢測過程中每隔2h或掃查完10道焊縫之后（以時間短者為準）以及檢測工作結束后，利用試塊進行校驗，每個主反射體的波幅應在滿幅度的70%-99%之間；若主反射體的信號低于滿幅度的70%，應對其檢查的焊縫重新檢測；若主反射體的信號高于滿幅度的99%，應對其檢測結果重新評定。7.5.2圓周位置精確度的校驗在開工之前及每隔一個月校驗一次，掃查器上編碼器的零點與管子上零位置重合，掃查至1/4、1/2和3/4圓周位置時，顯示器上顯示的編碼位置應與管道上的位置相對應，其誤差為±10mm，否則應重新定位。7.5.3耦合監(jiān)視的校驗在檢測過程中，記錄系統(tǒng)耦合監(jiān)視通道顯示不良時，應對耦合不良區(qū)域及時處理重新檢測。

7.5.4溫差的校驗溫度變化影響聲速變化，聲速的測定見附錄B。當探頭楔塊溫差變化超過10℃時，整個系統(tǒng)應重新調(diào)試。8缺欠顯示的評定8.1在超過記錄電平且顏色變化的圖象中確認相關顯示，測定缺欠的尺寸和位置，估判缺欠性質(zhì)，按第9章驗收，按第10章簽發(fā)檢測報告8.2焊縫返修部位仍按本標準進行驗收。9驗收標準9.1缺欠顯示分類9.1.1非相關顯示：由相鄰管錯邊引起焊縫余高的變化，內(nèi)壁根焊和外壁蓋面以及坡口形狀的變化引起的顯示，均屬非相關顯示。9.1.2相關顯示：由缺欠引起的顯示。9.1.3相關顯示，一般分為線型顯示和體積型顯示兩類。9.2判廢標準9.2.1凡被判定為裂紋的顯示為缺陷。9.2.2凡表面開口非裂紋型缺欠，符合下列條件之一者為缺陷：a)缺欠自身高度大于2.5mm；b)缺欠自身高度等于或小于2.5mm時，在任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，其累計長度超過25mm；c)缺欠處于外表面者。9.2.3焊縫內(nèi)部線型缺欠顯示（中間未焊透、夾層未熔合、條狀夾渣、條孔等）的判定9.2.3.1當線型缺欠自身高度大于2.5mm時，為缺陷。9.2.3.2當線型缺欠自身高度等于或小于2.5mm時，且符合下列條件之一者顯示為缺陷：a)單個長度超過25mm；b)在任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，缺欠顯示的累計長度超過50mm。9.2.4體積型缺欠顯示（點狀夾渣、點狀氣孔、燒穿等）的判定a)單個體積型缺欠顯示的最大尺寸超過6mm時，應判為缺陷；b)密集體積型缺欠顯示區(qū)的最大尺寸超過13mm時，應判為缺陷。9.2.5單面焊根部開口缺欠（根部未焊透、根部未熔合、錯邊未焊透等），符合下列條件之一的為缺陷：a)缺欠自身高度超過2.5mm；b)缺欠自身高度小于壁厚的15%時，且不大于2.5mm，其長度超過25mm或任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，其累計長度超過50mm；但錯邊未焊透單個長度超過50mm，任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，其累計長度超過75mm。9.2.6缺欠顯示的累計長度符合下列條件之一的為缺陷：a)在任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，超出評價閘門缺欠顯示的累計長度超過50mm；b)超出評價閘門缺欠顯示的累計長度超過焊縫長度的8%。9.3制管焊縫(螺旋焊縫、直焊縫)缺欠顯示超出上述標準要求時，應向業(yè)主或監(jiān)理作出書面報告。10報告和存檔10.1掃查記錄（圖象）應保存在光盤、磁盤等介質(zhì)中。10.2報告作為檢測結果的永久性記錄，至少包括：工程名稱、管口編號、坡口形式、材質(zhì)、規(guī)格、驗收標準、檢測人員（級別）、審核人員（級別）、檢驗日期、評定結論及檢測單位蓋章等。報告格式參見附錄C。10.3掃查記錄和報告由檢測公司存檔，保存期應不少于5年。

附錄A（資料性附錄）典型的探頭配置A.1圖A-1顯示探頭陣列在環(huán)形焊件上的典型排布結構，探頭動是靠掃查器上機械裝置驅(qū)動的，使探頭的入射點距焊縫中心線保持固定的距離。A.2管道環(huán)焊縫檢測實例：壁厚12.6mm，采用自動氣體保護焊焊接。坡口形式、分區(qū)和聲束分布見圖A.2。這里探頭的布置是沿焊縫中心線對稱，圖中僅顯示焊縫一側的探頭。圖A.1典型探頭配置

圖A.2聲束分布示例

附錄B（規(guī)范性附錄）鋼管中聲速的測定B.1總則本附錄規(guī)定的程序適用于測定管線鋼中橫波聲速的方法。B.1.1石油和天然氣輸送管線用管一般是用不同級的鋼制作。各制造廠采用的軋制工藝都是使針狀晶粒的長軸平行于軋制方向。但晶粒的大小、具體的化學成份以及由于軋制成形而產(chǎn)生的應力（直縫焊管和螺旋焊管）因生產(chǎn)的廠家而異。這就造成了不同廠家生產(chǎn)的鋼管聲速不同。除此之外，晶粒特征以及應力方向與波的傳播方向之間的不同，這些都引起聲速的變化，其結果導致了聲在鋼中折射角的變化。B.1.2用超聲波檢測管線焊縫應使用折射聲束。因為入射材料與折射材料的聲速比決定折射角，可見知道兩種介質(zhì)的聲速很重要。當用聚焦聲束來區(qū)分不同的區(qū)域時，這一點特別關鍵。B.2設備B.2.1為了進行上述測定，宜選用以下設備：—螺旋測微器或游標卡尺；—接觸法SH（水平偏振）橫波探頭（5MHz，直徑6-10mm）；—SH切變波用耦合劑（蜂蜜或其它非牛頓流體力學特征粘性液體）；—超聲脈沖發(fā)射與接收系統(tǒng)，接收放大器-6dB頻帶寬度1MHz到10MHz，能夠顯示接收到的射頻信號的陰極射線管顯示器分辨率不低于10納秒。B.3試樣制備B.3.1管線鋼具有各向異性，因此測量時必須規(guī)定聲束的傳播方向。每個測量面最少應有三個讀數(shù)。B.3.1.1試樣應在被檢的鋼管上截取，得到的結果只能用于檢測管徑、壁厚和制造廠家都與試樣相同的管。試樣的最小尺寸應為50mm×50mm。B.3.2至少應加工兩對平行的平面作為測量面：一對是徑向平面（垂直被檢管的外表面），另外一對與外表面的垂面成20°角。如果需要更多的數(shù)據(jù)點，可以加工具有其它角度的更多對平行平面。B.3.3加工出來的表面的粗糙度應達到20μm以上。試樣的測試面最小寬度應達到20mm，兩個平行平面之間的距離不小于10mm。測試面在垂直方向上的尺度受管壁厚度的限制。B.4檢測程序B.4.1用螺旋測微器或卡尺測量鋼試件上經(jīng)過加工的平行平面之間的距離。B.4.2按圖B1所示聯(lián)接好脈沖發(fā)射/接收儀，SH切變波探頭和示波器，用蜂蜜或其它可用的耦合劑將探頭耦合到試樣上。在探頭上施加足夠的壓力得到清楚的底波和二次底波。在檢測面上轉(zhuǎn)動探頭，觀察一次和二次底波中有兩個位置靠近信號，這是由于雙折射引起的。雙折射的發(fā)生取決于材料各向異性的性質(zhì)。聲速隨著切變波的極化方向和材料的微觀結構而改變。調(diào)節(jié)示波器讀取兩個底波信號中較快信號之間的時間間隔，并且讀取前兩個多次前壁信號中較快信號之間的時間間隔。雙折射信號示例見圖B.2圖B.1設備結構示例被顯示出來的底波和第一次多次反射波即二次底波(始脈沖被延遲到顯示屏之外)圖B.2在雙拆射材料中測定時間間隔示例

圖B.3鋼試樣B.4.3記錄測得的時間間隔B.4.4除了在兩對加工的平面上進行測量（軸向聲速合成一個角度的聲速）之外，還要從外表面測量得到第三個讀數(shù)，得到徑向聲速。這就要求用螺旋測微器或卡尺在探頭與管表面接觸點處測定管壁的厚度。作為一個