無損檢測 超聲檢測 井口和采油樹產(chǎn)品堆焊層超聲波檢測方法

ICSXX.XXX.XXXXX中國材料與試驗團體標準T/CSTMXXXXX-202X無損檢測超聲檢測井口和采油樹產(chǎn)品堆焊層超聲波檢測方法Non-destructivetesting–Ultrasonictesting–UltrasonicTestingMethodforWeldOverlayofWellheadandTreeProducts征求意見稿202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施發(fā)布中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布T/CSTMXXXXX—2020IT/CSTMXXXXX—20181PAGE10PAGE無損檢測超聲檢測井口和采油樹產(chǎn)品堆焊層超聲波檢測方法范圍本標準規(guī)定了井口和采油樹產(chǎn)品堆焊層超聲波檢測方法，適用于母材表面大面積耐腐蝕堆焊層超聲波探傷，包括熔敷層中堆焊缺陷和熔敷層與母材熔合狀況的檢驗。本標準適用于內(nèi)徑大于50mm的孔產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、修復和安裝，以及孔產(chǎn)品的手工或自動檢測及驗收方法。其他堆焊層的超聲波探傷亦可參照執(zhí)行。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證GB/T12604.1無損檢測術(shù)語超聲檢測GB/T20737無損檢測通用術(shù)語和定義GB/T11259超聲檢測用鋼參考試塊的制作和控制方法JB/T10061A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件JB/T10062超聲探傷用探頭性能測試方法JJG746超聲探傷儀檢定規(guī)程API6A井口和采油樹設(shè)備規(guī)范API17D水下生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計和操作—水下井口裝置和采油樹設(shè)備術(shù)語和定義GB/T12604.1和GB/T20737確立的術(shù)語和定義適用于本標準。3.1可記錄指示RecordableIndications可記錄指示為指示超過參考反射體水平的50%。3.2可拒收指示RejectableIndications可拒收指示為指示超過參考水平。3.3多個指示SingleIndications單個指示為任意方向相隔超過13mm的指示。3.4多個指示MultipleIndications多個指示為任意方向彼此13mm以內(nèi)兩個或更多可記錄指示。人員要求按照本規(guī)程進行超聲波檢驗的人員，應(yīng)按照采購方和供應(yīng)商都能接受的別的國家標準編制的書面程序進行資格評定和取得證書。檢驗者應(yīng)由取得有關(guān)部門認可的超聲探傷技術(shù)資格等級證書的人員進行操作。檢測人員資格應(yīng)符合GB/T9445標準及相關(guān)要求，并由具有技術(shù)資格等級Ⅱ級或Ⅱ級以上證書的人員進行監(jiān)督及簽發(fā)報告。設(shè)備5.1儀器要求5.1.1應(yīng)使用脈沖反射式超聲波探傷儀。電子設(shè)備在所用檢測的頻率范圍應(yīng)能夠產(chǎn)生和處理電子信號，并應(yīng)配置步進增益控制旋鈕，其單位為2dB或更小。5.1.2對最小80%屏高（掃描線到屏頂高）儀器應(yīng)滿足±5%以內(nèi)的垂直線性顯示。所指5%線性是對屏幕顯示幅度的描述。5.2液浸法5.2.1儀器應(yīng)具備足夠電壓、重復頻率、波形的脈沖發(fā)生器，確保在所要掃查速度達到全體積覆蓋。5.2.2對自動化液浸檢測應(yīng)當采用音響警報或記錄設(shè)備。A.警報或記錄設(shè)備應(yīng)當可調(diào)節(jié)，以便在任何通常要求的指示幅度水平和材料深度觸發(fā)。B.為確保報警閘門跟蹤檢驗區(qū)域，閘門應(yīng)鎖定來自檢測工件的第一次交界面脈沖波，而非來自系統(tǒng)的初始脈沖波。5.2.3操作設(shè)備應(yīng)當為探測管件、包括探測裝置提供足夠調(diào)節(jié)，并允許在兩個互相垂直的豎直平面，提供任意角度調(diào)節(jié)。操作設(shè)備必須為探測管件和探測裝置之間提供必要的角度調(diào)節(jié)。5.2.4掃查系統(tǒng)應(yīng)當為探測裝置提供準確的定位，以確保精確控制。水距應(yīng)連續(xù)可調(diào)。5.2.5容器或槽應(yīng)當允許為探測裝置、參考試塊和被檢零件或材料提供準確定位。基本液浸裝置見圖1所示。探測裝置耦合劑工件托盤水槽探測裝置耦合劑工件托盤水槽圖1基本液浸裝置探頭6.1 接觸法6.1.1探頭應(yīng)具備與被檢材料兼容的尺寸和頻率。探頭分為單晶或雙晶，應(yīng)合理使用。探頭頻率為2MHz-5MHz，并應(yīng)確保誤差±10%以內(nèi)的頻率使用。探測裝置可采用騎馬式接觸楔塊以協(xié)助超聲波耦合。6.1.2應(yīng)使用雙晶直射束聚焦探頭。探頭晶片之間的夾角應(yīng)達到有效焦點，確保在相應(yīng)區(qū)域提供最大靈敏度，總的有效范圍不應(yīng)超過13平方毫米。采用單晶探頭或延遲線直探頭，其要求相同。6.1.3當探頭用于內(nèi)部曲面檢驗時，接觸楔塊應(yīng)和被檢材料相同的公稱半徑的仿形。雙晶探頭的隔聲片應(yīng)垂直于被檢曲率表面軸線。6.2 液浸法6.2.1探測裝置應(yīng)當適應(yīng)液浸方法。6.2.2應(yīng)采用平面或聚焦聲透鏡的縱波直探頭。一般采用圓形或矩形探頭檢驗，而圓形探頭應(yīng)確保聲束對稱性分布。6.2.3通常采用2MHz-5MHz的標稱頻率。6.3探頭要求6.3.1雙晶探頭6.3.1.1雙晶探頭(直、斜)兩聲束間的夾角應(yīng)能滿足有效聲場覆蓋全部檢測區(qū)域，使探頭對該區(qū)域具有最大的靈敏度。兩晶片間隔聲效果應(yīng)保證良好。6.3.1.2雙晶探頭會聚區(qū)應(yīng)位于堆焊層和基材的結(jié)合部位。探頭標稱頻率為2MHz-5MHz。斜探頭折射角一般為70度左右，需要時也可以采用其他角度的探頭，但不應(yīng)小于60度。6.3.2單晶直探頭探頭的直徑一般不應(yīng)超過Ф30mm，標稱頻率為2MHz-5MHz。6.3.3縱波斜探頭一般選擇折射角為45度的探頭，其標稱頻率為2MHz-5MHz。表面制備檢測表面應(yīng)無焊接飛濺、表面粗糙或可能影響檢驗的任何異物(例如油、脂、污物等)。當表面條件影響檢驗時，表面必須制備以達到檢驗允許條件。耦合劑校準所用耦合劑應(yīng)和被檢測材料所用耦合劑相同。8.1 接觸法8.1.1耦合劑應(yīng)對被檢材料無害，并應(yīng)有足夠濕潤性使超聲傳輸進入被檢材料。具有良好濕潤特性的耦合劑包括20號或30號機油、甘油、化學纖維素、油脂、松油或水。8.1.2鎳基合金上所用耦合劑硫含量不應(yīng)超過250ppm。8.1.3奧氏體不銹鋼或鈦金屬所用的耦合劑的鹵化物含量不應(yīng)超過250ppm(氯化物加氟化物)8.2液浸法水應(yīng)潔凈、無氣泡。探頭表面上聚積的殘留懸浮顆粒物質(zhì)和氣泡應(yīng)除去。校準試塊9.1 一般要求9.1.1校準試塊應(yīng)與檢測零件具有相同的工藝或相同的焊接程序，堆焊材料應(yīng)與生產(chǎn)件聲學相似。試塊的堆焊厚度和表面制備條件應(yīng)代表被檢生產(chǎn)件。9.1.2制作試塊應(yīng)與產(chǎn)品具有相同的材質(zhì)和材料規(guī)范。9.1.3校準試塊應(yīng)至少與被檢材料有最低要求的熱處理。9.1.4當試塊材料并非相同產(chǎn)品材料或者沒有相同的熱處理工藝時，可采用聲學性差異傳輸修正方法，且采用相同探頭和楔塊進行傳輸修正檢測。a)參考校準試塊應(yīng)與被檢工件有對應(yīng)的反射體(相同類型和尺寸)，或b)參考校準試塊應(yīng)與被檢工件應(yīng)在相同方向上布置兩個探頭。c)傳輸修正差異的檢驗靈敏度應(yīng)要補償。9.2體積性檢驗方法。當堆焊材料要求體積性檢驗時，應(yīng)采用圖2的A型試塊或圖3的B型試塊或圖4的C型試塊所示的平底孔或側(cè)鉆孔的校準試塊。金屬堆焊包覆厚度應(yīng)至少和被檢件一樣厚度。當從基材金屬表面進行檢驗時，基材厚度應(yīng)至少是金屬堆焊包覆厚度的兩倍。38.138.11.63.23.276C30301.63.2XXYZBAUV圖2A型金屬堆焊包覆校準試塊備注：A—金屬行程，公差±0.38mm；B—堆焊厚度，公差±0.1mm；C—試塊長度或?qū)挾龋睢?.76mm。平底孔直徑可采用FBH1.6mm、FBH3.2mm、FBH6.4mm及FBH9.6mm,公差為±0.1mm。3.2763.276C30303.23.23.2WYZBAX1/2B3/4B1/4B圖3B型金屬堆焊包覆校準試塊備注：A—金屬行程，公差±0.38mm；B—堆焊厚度，公差±0.1mm；C—試塊長度或?qū)挾?，公差?.76mm。平底孔直徑可采用FBH1.6mm、FBH3.2mm、FBH6.4mm及FBH9.6mm,公差為±0.1mm。7676C30301.6ZZYBAX1/2B3/4B1/4BW圖4C型金屬堆焊包覆校準試塊備注：A—金屬行程，公差±0.38mm；B—堆焊厚度，公差±0.1mm；C—試塊長度或?qū)挾?，公差?.76mm。橫孔直徑可采用SDH1.6mm,公差為±0.1mm。9.2.1當零件結(jié)構(gòu)或幾何尺寸從包覆表面掃查不可行時(例如小孔管道)，應(yīng)從包覆表面鉆平底孔直徑3.2mm和深度等于包覆厚度的一半，按照圖2所示從基材金屬表面掃查。金屬堆焊包覆厚度應(yīng)至少和被檢件一樣厚?；暮穸葢?yīng)至少是金屬堆焊包覆厚度的兩倍。9.3熔合線（或結(jié)合層）完整性檢驗。當檢驗堆焊材料熔合線完整性時，應(yīng)采用圖2的A型試塊或圖3的B型試塊所示加工平底孔3.2mm到焊縫/基材金屬交界面上?？蓮幕慕饘倩蚨押赴脖砻驺@平底孔。當從基材金屬表面檢測時，基材金屬厚度應(yīng)在校準試塊厚度的10%以內(nèi)。當從堆焊包覆表面檢驗時，校準試塊上基材金屬厚度至少應(yīng)為堆焊包覆厚度的兩倍。9.4校準試塊必須與被測零件制配中所用相同的工藝/程序焊接（包括厚度），并滿足圖5中的所有要求。表面條件必須與被測零件相同。必須在校準試塊上機加工一個平底孔，其直徑會依焊縫層橫截面厚度和檢驗區(qū)的金屬基材厚度作出規(guī)定。3.23.276C30303.23.23.23.2YY21AXZUV471116圖5D型金屬堆焊包覆校準試塊備注：A—金屬行程，公差±0.38mm；B—堆焊厚度，公差±0.1mm；C—試塊長度或?qū)挾?，公差?.76mm。平底孔直徑可采用FBH3.2mm,公差為±0.1mm。9.5直徑小于500mm時，必須使用彎曲試塊，其直徑等于被檢表面?？墒褂弥睆酱笾孪嗟鹊脑噳K，這種情況下，可使用具有特定直徑的試塊來測試為參考試塊直徑0.9至1.5倍之間的直徑。校準及靈敏度10.1一般儀器線性檢查10.1.1儀器校準應(yīng)按照JJG746標準進行，水平線性和垂直線性應(yīng)滿足檢測要求，校準間隔不應(yīng)超過一年。儀器自校應(yīng)按照JB/T10061標準進行，自校間隔不應(yīng)超過三個月。10.1.2檢測期間的校準試塊應(yīng)采用相同接觸楔塊。10.1.3任何影響儀器線性的控制項（例如濾波器、抑制或削波）應(yīng)進行校準、校準校核、儀表線性校核和檢驗。10.2當檢驗堆焊材料熔合線完整性時，應(yīng)在基材或焊材校準試塊表面上放置探頭，設(shè)置增益響應(yīng)為全屏80%高，并取得來自校準反射體圖2的Z平底孔或圖3的W平底孔的底部最大反射波。單晶直探頭或雙晶直探頭，由此作為靈敏度基準。10.3當堆焊材料做體積性檢驗時，儀器設(shè)置應(yīng)涵蓋預期堆焊厚度。按圖2所示A型校準試塊調(diào)節(jié)。10.3.1探頭應(yīng)放置在基材校準試塊表面上，并取得來自最大反射體、確保最高幅度。10.3.2 采用來自校準反射體X、Y和Z平底孔，設(shè)置X平底孔增益響應(yīng)為全屏80%高，單晶直探頭或雙晶直探頭，由此DAC作為靈敏度基準。10.4當堆焊材料做體積性檢驗時，儀器設(shè)置應(yīng)涵蓋預期堆焊厚度。按圖3所示B型校準試塊調(diào)節(jié)。10.4.1 探頭應(yīng)放置在焊材校準試塊表面上，并取得來自最大反射體、確保最高幅度。10.4.2 采用來自校準反射體W、X、Y和Z平底孔，設(shè)置第一個最淺的Z平底孔的增益響應(yīng)為全屏80%高，由此作為靈敏度基準。10.4.3 不改變儀器設(shè)置，探頭對每個平底孔取得最大反射波，并在屏幕上標記指示峰。10.4.4 單晶直探頭或雙晶直探頭，連接四個平底孔反射波，制作DAC曲線。10.5當堆焊材料做體積性檢驗時（訂單需要時），儀器設(shè)置應(yīng)涵蓋預期堆焊厚度。按圖4所示C型校準試塊調(diào)節(jié)。10.5.1探頭應(yīng)放置在基材校準試塊表面上，并取得來自最大反射體、確保最高幅度。10.5.2 采用來自校準反射體W、X、Y和Z橫通孔，設(shè)置W橫通孔增益響應(yīng)為全屏80%高，縱波斜探頭，由此DAC作為靈敏度基準。10.6當堆焊材料做體積性檢驗時（訂單需要時），儀器設(shè)置應(yīng)涵蓋預期堆焊厚度。按圖4所示C型校準試塊調(diào)節(jié)。10.6.1探頭應(yīng)放置在焊材校準試塊表面上，并取得來自最大反射體、確保最高幅度。10.6.2 采用來自校準反射體W、X、Y和Z橫通孔，設(shè)置Z橫通孔增益響應(yīng)為全屏80%高，縱波雙晶斜探頭，由此DAC作為靈敏度基準。10.7當檢驗堆焊層層下缺陷時，儀器設(shè)置應(yīng)涵蓋預期堆焊厚度。按圖2所示A型校準試塊調(diào)節(jié)。10.7.1探頭應(yīng)放置基材校準試塊表面上，并取得來自最大反射體、確保最高幅度。10.7.2 當采用U位置側(cè)鉆孔時，縱波斜探頭對準反射體，設(shè)置增益響應(yīng)為全屏80%高，由此作為靈敏度基準。10.7.3 當采用V位置側(cè)鉆孔時，縱波斜探頭對準反射體，設(shè)置增益響應(yīng)為全屏80%高，由此作為靈敏度基準。10.8當檢驗堆焊層層下缺陷時，儀器設(shè)置應(yīng)涵蓋預期堆焊厚度。按圖2所示A型校準試塊調(diào)節(jié)。10.8.1探頭應(yīng)放置焊材校準試塊表面上，并取得來自最大反射體、確保最高幅度。10.8.2 當采用U位置側(cè)鉆孔時，縱波雙晶斜探頭對準反射體，設(shè)置增益響應(yīng)為全屏80%高，由此作為靈敏度基準。10.8.3 當采用V位置側(cè)鉆孔時，縱波雙晶斜探頭對準反射體，設(shè)置增益響應(yīng)為全屏80%高，由此作為靈敏度基準。10.9檢驗期間以下情況要求重新校準10.9.1 工件截面厚度或直徑有顯著改變。10.9.2 每八小時換班至少一次。10.9.3 校準所用探頭、耦合劑、儀器設(shè)置、操作員或掃查速度有任何更改。10.9.4 當顯示出增益水平有2dB以止降底，應(yīng)重新建立所要求的校準，并重檢之前檢驗的所有材料。10.9.5 工作結(jié)束時。體積性檢驗和熔合線完整性檢驗11.1檢測方法a)堆焊層檢測一般應(yīng)在堆焊層側(cè)進行。b)堆焊層側(cè)檢測時，使用雙晶直探頭和縱波雙晶斜探頭進行。c)基材側(cè)檢測時，使用單晶直探頭和縱波斜探頭進行。11.2檢測要求11.2.1檢測范圍包括堆焊層和堆焊層下4mm以內(nèi)的基材區(qū)域。11.2.2采用縱波斜探頭或縱波雙晶斜探頭時，應(yīng)分別沿堆焊方向和垂直于堆焊方向移動探頭進行檢測。11.2.3采用雙晶直探頭檢測時，探頭移動方向應(yīng)垂直于堆焊方向。進行掃查時，應(yīng)保證分隔壓電元件的隔聲層平行于堆焊方向，見圖6所示。15%15%重疊圖6雙晶直探頭檢測方向11.2.4缺陷當量尺寸一般應(yīng)采用-6dB法確定。11.3檢驗時，雙晶探頭晶片的分隔平面應(yīng)與焊珠軸線平行。應(yīng)從經(jīng)堆焊表面或基材金屬表面進行檢驗。11.4掃查靈敏度應(yīng)提高6dB進行，掃查速度不應(yīng)超過150mm/s。自動檢測除外。11.5為確保完整覆蓋，每道探頭至少有15%重疊。11.6基準靈敏度上評估所有指示。11.7對于接觸法檢驗，校準試塊和檢驗工件表面之間溫差應(yīng)在14°C以內(nèi)。質(zhì)量驗收12.1堆焊并非設(shè)計要求，基于平底孔驗收準則12.1.1如果堆焊僅為耐腐蝕，不視為設(shè)計準則，則對堆焊所有厚度基于直徑3.2mm平底孔準則建立參考靈敏度，除非零件報告上另行規(guī)定。此外:不滿足基于平底孔直徑3.2mm準則的指示，可采用基于平底孔直徑9.6mm準則復檢。指示滿足基于平底孔直徑9.6mm準則、不在密封區(qū)或工件包覆孔的焊端75mm以內(nèi)，可接受。復檢并滿足基于平底孔直徑9.6mm準則、在密封區(qū)或工件包覆孔的焊端75mm以內(nèi)，應(yīng)拒收。拒收超出基于平底孔直徑9.6mm準則的任何指示。12.1.2基體金屬中堆焊的驗收準則不得有單個指示超出12.1.1要求。不得有多個指示超出參考靈敏度50%。不得有單個指示超出參考靈敏度50%，其長度大于探頭直徑兩倍。12.1.3堆焊管驗收準則對于堆焊管檢驗至少75%應(yīng)滿足平底孔直徑3.2mm驗收準則。最多25%堆焊管的每根最多可有兩塊152x152mm區(qū)域、采用平底孔直徑9.6mm驗收準則12.1.2檢驗合格。每件應(yīng)采用耐久油漆標識或等同方式標繪到圖紙上。12.2堆焊為設(shè)計要求，基于平底孔驗收準則（訂單需要時，基于橫通孔驗收準則）12.2.11級驗收準則不得有單個指示超出10.3或10.4所述參考靈敏度不得有多個指示超出參考靈敏度50%12.2.22級驗收準則不得有單個指示超出10.3或10.4所述參考靈敏度不得有多個指示超出參考靈敏度50%不論幅度多少(在參考靈敏度)，在探頭直徑兩倍區(qū)域范圍、相同平面上不得有連續(xù)密集指示。12.3堆焊層層下缺陷設(shè)計要求，基于側(cè)鉆孔驗收準則12.3.11級驗收準則不得有單個指示超出10.7或10.8所述參考靈敏度不得有多個指示超出參考靈敏度50%12.3.22級驗收準則不得有單個指示超出10.7或10.8所述參考靈敏度不得有多個指示超出參考靈敏度50%不論幅度多少(在參考靈敏度)，在探頭直徑兩倍區(qū)域范圍、相同平面上不得有連續(xù)密集指示。超聲波報告適用時UT報告包含以下信息:零件號和版本零件描述可追溯性代碼和/或焊縫標識檢驗日期檢驗范圍(掃查計劃，按適用)標準版本檢驗程序號及版本手動/自動掃查校準試塊:序列號、半徑/平面、包覆厚度所用儀器和設(shè)備類型、制造商、型號、序列號、校準日期檢驗參數(shù)(探頭頻率、有效波束直徑和序列號；儀器設(shè)置、耦合劑、表面粗糙度以及檢驗必要的任何其它信息