APIRP2X缺陷评定标准

APIRP2X缺陷评定标准8.1概述a.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——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级——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，并满足APIRP2A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——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，并使质量水平与设计要求相一致。例如，图8-1和图8-2所示的焊缝表面成形质量与S-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级（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8.2“A”级验收标准（APIRP2X）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8-2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，以及那些以低等级断裂韧性为主的部位。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.对反射体振幅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8-7）上直径为1.6mm（0.0625ind.所有比基准线小6dB（即：50％DAC）的反射体可以忽略不计。大于50％DAC线的反射体应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：——球形（点状）反射体；——圆柱形（线状）反射体；——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。f.在任意25.4mm（1in）范围内，大于50％DAC曲线的密集群反射体长度不大于支杆壁厚的2/3或9.5mm（3/8in）取较小者。g.除如下所述的以外，长度不超过图8-3限制的线状或平面状反射体是合格的（图8-3由AWS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1.6mm（1/16in）的表面槽。指示缺陷应按图8-3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。（1）允许的单个缺陷的长度（6dB）〔表8-1～8-4是与图8-3对照表格〕表8—1缺陷波>100％DAC厚度t(mm)允许的指示长度（mm）≤12.7612.7<t≤380.5t>3819t—支管壁厚表8—2缺陷波在50％DAC～100％DAC间厚度t(mm)允许的指示长度（mm）≤12.71912.7<t≤381.25t>3850（2）在任意截取标准焊缝段长度内（取缺陷最严重的焊段）分散或密集缺陷的累计长度（总和）表8—3缺陷波>100％DAC厚度t(mm)标准焊缝段长度（mm）允许累计缺陷长度（mm）≤12.7761212.7<t≤516tt>5130550表8－4缺陷波在50％DAC～100％DAC之间厚度t(mm)标准焊缝段长度（mm）允许累计缺陷长度（mm）≤12.7762512.7<t≤516t2t>51305100A级焊缝合格／拒收标准，其中表8-4也适于T、K、Y节点根部验收标准，但根部缺陷超过1.6×1.6凹槽反射体的反射波均作不合格处理。“C”级验收标准C级基于“合于使用”标准，与焊后表面成形（图8-2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束边界法和振幅校正。对于根部缺陷的基准校正应采用C级检查对比试块（图8-8）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8-8所示的V型槽－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）槽的回收，这点应当牢牢记住。缺陷的尺寸应按图8-4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，并精确地测定其在焊缝断面中的位置。不要求鉴别出类型（如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，并且长度为两倍支杆壁厚的密集成群的反射体，应根据图8-4和图8-5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8-5或图8-6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8-6限制的为不合格。h.被焊接的主杆（节点加厚段）母材内的反射体之按下列各点评定：1.大于图8-6限制的单个反射体为不合格。2.任意150mm（6in）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热应变循环将会引起进一步层状撕裂的危险。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APIRP2A的要求。“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来鉴定那些对结构有害的缺陷。例如，海上固定结构的水下超声检验标准，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.用波束边界法评定缺陷，并仔细地绘制出评估实际缺陷尺寸（如图8-4所定义的宽度和长度）的声波路径。合格/判断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“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”小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。对比试块确定检查灵敏度的基准反射体必须与验收标准相适应，并能提供足够的灵敏度以保证检测出有关的最小缺陷对于A级验收标准的超声检验，1.6mm（1/16in）的边钻孔为所有角度的探头提供了一个极好的参考标准。含有边钻孔试块的厚度和长度应事先考虑实际检查中最大声程的灵敏度设置（见图8-7）。边钻孔用来评价焊缝本体内的所有缺陷，两个1.6mm（1/16in）深的槽用来评价单面焊T、K、Y节点的根部反射体。c.C级检查的对比试块应含有与最小不合格缺陷相应的平面形反射体。校核试块应适合于设置根部反射体的扫查灵敏度。该试块应含有一个方形槽和适合于45°、60°和70°探头方位的V型槽各一个，见图8-8d。d.技师应把来自操作者试件中已知尺寸反射体的反射信号与来自对比试块的反射信号作比较，以保证检测最小有关缺陷的灵敏度。焊后无成形要焊后带有咬边限制外形近打磨到微观应力近似等求的焊接接头似为T/2半径的焊接接头于由应变仪测量的局部热应力的焊接接头图8－1焊缝外形分类图8-2不同焊缝外形的设计曲线图8-3“A”级焊缝质量的验收标准注：为探伤人员应用合格界限方便起见，将图8-3制成表8-1～表8-4。图8-4～8-6“C”级焊缝质量验收标准*忽略线以上，尺寸小于1.6mm（1/16in）的缺陷：在注意12倍支杆壁厚的焊缝长度范围内，排成一行的缺陷总和，其长度超过6倍的支杆壁厚被认为是不合格的。在基准线“A”〔1.6mm（1/16in）边钻孔〕以下的任意排列的缺陷其长度小于或等于D/2可忽略不计。T＝用来扫查的杆件最大壁厚图8-7用于“A”级检查的对比试块说明：由操作者的超声专家确定的模拟不合格缺陷的基准反射体应加到这个试块上用来消核内部缺陷〔例如：2.4mm（3/32in）的边钻孔〕图8-8用于“C级”检查的对比试块〔注示〕：验收标准中，“A级”对缺陷尺寸要求最严格，“C级”，“F级”对缺陷尺寸要求逐级放松。本讲义以“A级”验收标准为主，所列“C级”，“F”级供参考。T、K、Y管节点超声波探伤报告8.6.1提交ABS或DNV验船师审核签字的报告，用英语书写，因为他们的工作语言为英语报告内容应包括:产品名称、结构名称，节点焊缝形式和编号、主支管直径与厚度、材质、表面状态、焊工号、探伤仪器号、探头角度及规格、试块名称、缺陷评定合格（拒收）标准等。对于不合格必须返修的缺陷或探伤人员认为应该在报告中注明的缺陷，必须有缺陷所在位置的焊缝截面图，截面图上标明有关参数。焊缝编号XX，焊缝截面图钟点数或缺陷距某整点钟点数始端的距离截面图参数t1、tn、φ、ψ探头折射角β，声程W＝X1或W＝X1+X2（Y）缺陷F区域（1、2、3区），波幅DAC50％或DAC50％＋△dB测长（6dB法）L值或累计长度/焊段长测高H值（一般不要求）图8-9不合格缺陷焊缝截面图及文字说明8.6.3报告内容及附页（缺陷部位截面图）等资料