《无损检测 超声检测 井口和采油树产品堆焊层超声波检测方法-编制说明》

一、标准编制说明内容

1、工作简要过程，来源、主要参加单位和工作组成员等

堆焊层与基体金属的结合是冶金结合，结合强度高，抗冲击性能好。堆焊层金属的成分

和性能调整方便，一般常用的焊条电弧焊堆焊焊条或药芯焊条调节配方很方便，可以设计出

各种合金体系，以适应不同的工况要求。堆焊层厚度大，一般堆焊层厚度可在2～30mm内

调节，更适合于严重磨损的工况。

国内外制造业对堆焊技术的发展十分重视，IIW以及各工业发达国家的相关学术机构均

设置了专门委员会，以协调和促进堆焊技术的发展。堆焊技术在我国起源于20世纪50年

代末，几乎与焊接技术同步发展。发展初期主要用于修复领域，即恢复零件的形状尺寸，60

年代已经将恢复形状尺寸与强化表面及表面改性相结合。堆焊技术在我国历经近60年的风

雨历程，不仅是延长材料或零件服役寿命的工艺方法，而且成为先进制造技术的发展基础。

2018年12月17日由工信部批复的《工业和信息化部关于水下油气生产系统工程化示

范应用创新专项立项的批复》（工信部装函〔2018〕472号），同意“水下油气生产系统工程

化示范应用创新专项”项目立项。针对10000psi级水下油气项目开采需求，实现水下采油

树及其配套安装工具的国产化研制与工程应用。南京迪威尔公司通过水下采油树防腐堆焊技

术研究，结合标准，认为堆焊技术分别涉及到钢铁、冶金、石化、装备制造、电子信息、工

程安装、无损检测、通讯、化工、机电等领域。该项目的实施，不仅可以促进我国海洋装备

产业的发展，同时对我国机械设备制造业及冶金、材料生产的发展也具有十分重要的推动作

用，对促进相关技术和产业进步，扩大社会就业，产生积极的影响。

主要参加单位和工作组成员有：南京迪威尔高端制造股份有限公司，陈昌华、张利、刘

晓磊、张闻骋；中海石油（中国）有限公司湛江分公司，黄熠、王尔钧、张崇、任冠龙；重

庆前卫科技集团有限公司，李荣、田贵七；中国特种设备检测研究院，郑阳、张君娇；山东

瑞祥模具有限公司（山东济宁模具厂），魏忠瑞、马建民；钢研纳克检测技术股份有限公司，

范弘、张建卫。

2、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

1）标准化对象简要情况

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（1）产品标准

①产品主要品种、产量及生产厂家

目前，世界上已有近110个海洋工程项目投产，而且世界各大石

油公司在深海领域的投资不断增加，每年增长幅度达16%。近年全球海上

石油开采的年度投资已超过3600亿美元，其中，工程装备的投资达到900

亿美元。水下生产系统占整个工程装备的23%左右，约207亿美元。其中

水下井采油树年需求在100亿美元。

水下采油树产品质量及其控制系统作为高技术、高附加值的石油

工程装备，从设计到建造的过程，分别涉及到钢铁、冶金、石化、装备制

造、电子信息、工程安装、无损检测、通讯、化工、机电等领域，该项目

的实施，不仅可以促进我国海洋装备产业的发展，对我国机械设备制造业

及冶金、材料生产的发展也具有十分重要的推动作用，对促进相关技术和

产业进步，扩大社会就业，产生积极的影响。

②产品主要用途及质量情况

本标准依据这些国际规范对基材和耐腐蚀合金堆焊之间交界面熔接的部分

作相关规定，并结合我国产品堆焊层制造和使用的实际情况制定。在符合工业生

产适用性的前提下，尽量降低各项要求、简化方法过程，从而达到降低生产成本

的目的。针对高风险部件或技术，针对性的加强堆焊产品无损检测质量，提高系

统整体可靠性，将对堆焊产品工作运行起到了保护的作用。

国内典型海上油气田水下采油树几乎全部采用国外供货商的成熟产品，

TFMC、OneSubsea、Vectogray、Aker、QUIP等5家国外公司在水下采油树厂家

处于垄断地位。如：流花11-1油田、惠州32-5油田、陆丰22-1油田、崖城13-4

气田、荔湾3-1气田、番禺35-1-2气田及文昌10-3气田等均为国外公司投产建

设。

水下井口和采油树产品堆焊层无损探伤方法，在国内一直没有标准可参考，

而国外标准已形成多年。如何确定阀体内孔堆焊质量，成为无损检测领域重大难

题。

2）制修订标准的原则

（1）制修订标准的依据或理由

C3H井位于东方1-1气田东南区，该气田位于南海北部湾莺歌海海域，

距离东方1-1D平台6.9km，水深74米。南京迪威尔公司通过水下采油树

本体材料基础研究、水下采油树防腐堆焊技术研究、水下采油树防腐涂

层优化技术研究，制造出采油树本体锻件，并进行采油树防腐堆焊和防

腐涂层工作，因此如何确保海下采油锻件产品质量，解决内孔堆焊材料

的检测方法，无损检测作用就显得非常重要。

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堆焊技术在我国应用遍及基础工业诸领域。我国在堆焊基础理论的研究方面与国外工业

发达国家相比并不逊色，但堆焊材料的开发、堆焊设备的自动化和无损检测水平、精密高效

堆焊技术的开发应用、计算机技术及模拟仿真技术在堆焊技术中的应用水平等方面与国外存

在一定差距，研究开发优质、高效、低耗、灵活、清洁的先进堆焊技术，并将其广泛应用于

先进制造业当是我国堆焊同仁肩负的历史使命。

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（2）制修订标准的原则

遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的标准编制

原则，并与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹推进。

在确定本标准主要内容时，综合考虑生产企业的使用习惯和用户的利益，寻求最大的经

济、社会效益，充分体现了标准在技术上的先进性和技术上的合理性。

本标准的起草宗旨：在符合适用性的前提下，尽量降低标准的各项要求、简化方法过程，

从而达到降低生产成本的目的。

本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标

准的结构和编写》进行编写。

本课题集中了科研院所、制造厂商、最终用户等多方优势，组成创新能力强、知识结构

合理的技术攻关团队，利用产、研、用技术攻关团队的优势，可保障本课题的顺利进行。

目前，卡麦龙X-008067《堆焊体积性和熔接线完整性超声波检验方法》规范，FMC公司

Q02311-S《焊缝金属耐腐蚀合金堆焊超声波检测》规范，GE公司VGS7.0006.1.6《F6NM焊

接程序》和VGS7.0003.6.2《8630堆焊规范》规范，以及阿美X-349674（阿美卡麦龙单位

及焊接次级承包商清单）规范，都对阀体堆焊产品采取超声波检测，而FMC公司Q01113《焊

层厚度测量》规范也要求采用无损检测进行测厚，查验最新客户质量计划也要求井口阀体产

品堆焊必须采取超声波探伤。因此研究阀体内孔堆焊超声波探伤方法标准，如何填补国内空

白，是南京迪威尔公司多年与国外采油大公司开展深海产品制造的一次好的机遇，这也是我

公司在国内的深海产品制造、质量控制的强有力的优势。

水下井口和采油树产品堆焊层超声波探伤方法，在国内一直没有标准可参考，而国外标

准已形成多年。如何确定阀体内孔堆焊质量，成为无损检测领域重大难题。

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3、采用国际标准和国外先进标准的项目

本标准为自主起草。国内尚未有类似的标准，国外已有类似的标准，故本标准采用国际

规范或国外先进技术。本标准水平为国际先进水平。

4、标准主要内容（包括牌号、成分、性能指标、型号、各种参数、

公式、试验方法、检验规则等）确定的论据（包括试验、验证、统

计数据等），修订标准时，应列有新旧标准的对比分析。

为了配合《水下采油树及其配套工具工程化技术研究》设施，根据生产产品的无损检测

技术要求，必须确保内孔堆焊产品的质量，我们已经建立了内孔堆焊无损检测方法和技术。

在新加坡卡麦龙、FMC和GE等工厂均有内孔堆焊产品的水浸式超声波探伤系统。

客户规范大多采用水浸式自动化超声波探伤，并且在内孔内部进行超声检测。超声检测

灵敏度调试方法：基材与堆焊结合层采用FBH3.2mm，堆焊内部质量采用FBH3.2mm；基材与堆

焊的热影响区在ID表面扫查采用SDH1.6mm，在OD表面扫查采用SDH3.2mm。

•本标准规定了水下井口和采油树产品堆焊层超声波探伤方法，适用于母材表面大面

积耐腐蚀堆焊层超声波探伤，包括熔敷层中堆焊缺陷和熔敷层与母材熔合状况的检

验。

•本标准适用于内径大于50mm的水下井口和采油树产品的生产、加工、修复和安装，

对水下井口和采油树产品的手工或自动检测。

•本标准的实施主体为海下油气田开采的产品等

•本标准发布后，有利于把握水下井口和采油树产品质量，将会给中国带来良好的社

会效益和一定的经济效益。

5、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预

期的经济效果等。

国内典型海上油气田水下采油树几乎全部采用国外供货商的成熟产品，TFMC、

OneSubsea、Vectogray、Aker、QUIP等5家国外公司在水下采油树厂家处于垄断地位。如：

流花11-1油田、惠州32-5油田、陆丰22-1油田、崖城13-4气田、荔湾3-1气田、番禺

35-1-2气田及文昌10-3气田等均为国外公司投产建设。

目前国外公司最大设计能力：工作水深为3000m，温度范围为-46℃~180℃，额定压力

高达15000psi（103.5MPa），安装水深达世界纪录(如：2934m墨西哥湾Perdido项目的

Tobago油田)。

一些国际标准对基材和耐腐蚀合金堆焊之间交界面熔接完整性检验提出的强制性要求，

例如：ISO10423：2012(API6A：2018)《井口和采油树设备规范》、ISO13628.4：2010(API

17D：2011)《水下生产系统的设计和操作—水下井口装置和采油树设备》。本标准依据这

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些国际标准对基材和耐腐蚀合金堆焊之间交界面熔接的部分作相关规定，并结合我国水下井

口和采油树产品堆焊层制造和使用的实际情况制定。在符合工业生产适用性的前提下，尽量

降低各项要求、简化方法过程，从而达到降低生产成本的目的。针对高风险部件或技术，针

对性的加强堆焊产品无损检测质量，提高系统整体可靠性，将确保水下产品20年工作运行

起到了应有的作用。

6、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系。

本标准与我国的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。

7、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据。

本标准制定过程中，尚无出现未采纳的重大分歧意见。

8、标准水平建议，预期的社会经济效果。

采用新型镍基等高合金焊丝制做的新一代复合材料。它具有钢产品的高强韧

性和高耐磨性，可以反复修复多次，能使钢材料降低消耗，大幅降低成本。主要

用于冶金、采矿、机械、石油、电力等行业中大量使用的易磨损零件、工模具的

制造与修复。

堆焊层超声波探伤方法，在国内一直没