無損檢測標準在海洋工程領(lǐng)域中的應用方法

（上海材料研究所，上海200437）

隨著國際海洋油氣的開發(fā)不斷向深海推進，我國海洋工程裝備制造業(yè)迎來了重大的發(fā)展機遇。隨著“海洋石油981”、“荔灣3－1”等重大項目的運行，我國在海洋工程裝備制造能力上得到了全面提升，擁有了較為完備的海洋工程裝備配套產(chǎn)業(yè)。雖然我國在海洋工程裝備制造業(yè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，但與國外發(fā)達國家相比，尚沒有自己的海洋工程技術(shù)標準體系。為此，建立全面科學的海洋工程裝備標準體系對于我國實現(xiàn)海洋強國有重大而深遠的意義，專門服務于海洋工程裝備制造的無損檢測標準體系對國家海洋戰(zhàn)略的實施具有毋庸置疑的先導性和重要性。

1 無損檢測技術(shù)在海洋工程領(lǐng)域的應用現(xiàn)狀

無損檢測在海洋工程裝備設計、加工制造、成品檢驗及在役檢測各階段起著不可忽略的作用。在設計研制階段，可以通過無損檢測來確定設計思路，在加工制造前可對各種原材料進行檢測，確保材料的可靠性；在加工制造階段，檢測產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量，用以提出各道工序中的不合格產(chǎn)品并改進制造工藝；在成品驗收及在役檢測階段，無損檢測可以對產(chǎn)品做出質(zhì)量鑒定，提高裝備在服役過程中的可靠性［1－2]。

海洋工程裝備的無損檢測［3]內(nèi)容主要為結(jié)構(gòu)完整性檢驗、焊縫的無損檢測等，常用的檢測方法有超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）、射線檢測（RT）、渦流檢測（ET）。超聲檢測具有檢測靈敏度高、穿透力強、費用低等優(yōu)點，能很好地檢測出構(gòu)件內(nèi)部缺陷。磁粉檢測具有顯示缺陷直觀、靈敏度高、檢測速度快等優(yōu)點，主要用于鐵磁性材料表面及近表面缺陷檢測。滲透檢測具有靈敏度高、顯示直觀、操作方便等優(yōu)點，但只能確定缺陷的表面分布狀態(tài)，難以確定缺陷的實際深度。射線檢測適用于各種材料的內(nèi)部缺陷檢測，X射線實時成像直觀，但對面狀缺陷不敏感，對人體有害，射線源昂貴，防護成本更高。渦流檢測可進行高速檢測，易于實現(xiàn)自動化，但不適用于形狀復雜的零件，且只能檢測導電材料的表面和近表面缺陷。

海洋工程裝備大多采用高強度鋼材，由于高強度鋼材本身的焊接性較差，加上裝備結(jié)構(gòu)復雜，在苛刻的海洋環(huán)境中受到不同程度的氯鹽腐蝕、微生物污損、摩擦磨損、壓裂等問題，使其在服役過程中的質(zhì)量降低，嚴重制約了海洋工程裝備的性能和使用壽命。此外，隨著材料強度及厚度的增加，焊接難度系數(shù)相應提高，各種缺陷出現(xiàn)的幾率也會相應增加，甚至出現(xiàn)冷裂紋、熱裂紋、延遲裂紋等缺陷，這對無損檢測技術(shù)提出了更高的要求。因此，海洋工程裝備無損檢測技術(shù)發(fā)展對保證海洋工程裝備工作效率和可靠性更加重要。

2 國內(nèi)外海洋工程領(lǐng)域無損檢測標準現(xiàn)狀

2.1 國外無損檢測標準現(xiàn)狀

與無損檢測有關(guān)的主要國際標準和國外標準［4－6]如表1所示。

表1 無損檢測主要國際標準和國外標準名稱

目前，海洋工程項目根據(jù)入級船級社的不同以及船東的要求不同而不同。目前涉及海洋工程制造最大的兩家船級社為挪威船級社（DNV）和美國船級社（ABS）。對于DNV船級社來講一般選用DNV－OS－C401《海洋工程組裝和試驗標準》，DNVOS－D101《海洋和機械設備系統(tǒng)》及 DNV－OS－E101《鉆井設備》標準。例如：根據(jù)DNV－OS－C401標準的要求，驗收標準執(zhí)行ISO 5817標準《焊接，鋼，鎳，鈦熔焊接頭及其合金（束焊除外），缺陷的質(zhì)量等級》以及與ISO 5817標準配套的EN ISO 11666《焊縫無損檢測 超聲波檢驗合格標準》、EN ISO 10675－1《焊縫的無損檢測X射線照相檢驗的認可等級鋼、鐵、鈦及其合金》、EN ISO 23278《焊接無損測試焊接的磁性顆粒測試 驗收水平》、EN ISO 23277《焊縫的無損檢驗 焊縫的穿透試驗 驗收等級》等相應的歐洲/國際標準。對于ABS船級社則會選用美國焊接學會（AWS）標準，而對一些有特殊要求的部位如樁腿、克令吊及鉆井平臺的井架等重要的強受力部位的超聲波檢測，船東則會提出選用美國石油學會（API）標準，而船體部分則采用ABS標準，一些工藝管道和動力管道則使用美國機械工程師學會（ASME）標準以及美國石油學會（API）標準。

2.2 我國無損檢測標準現(xiàn)狀

我國自20世紀70年代開展海洋工程裝備設計建造標準化工作以來，在強化標準的宣傳貫徹，完善標準監(jiān)督執(zhí)行等方面取得了較大的進展，但是對標準的規(guī)范統(tǒng)一和體系構(gòu)建方面還一直比較薄弱。目前，我國海洋工程項目一般選用國際標準（ISO）和美國材料與試驗學會（ASTM）標準。例如：船體結(jié)構(gòu)（包括管系）采用射線檢測時，其無損檢測標準一般采用EN ISO 10675－1；超聲檢測時采用標準EN ISO 11666；磁粉檢測時采用標準EN ISO 23278；滲透檢測時采用標準EN ISO 23277。鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲檢測是船舶及海工裝備的主要無損檢測手段之一。我國目前的焊縫超聲檢測標準主要還停留在傳統(tǒng)方法上［7]，現(xiàn)行有效的焊縫超聲檢測國家及行業(yè)標準如表2所示。

數(shù)年來，中國船級社（CCS）一直積極關(guān)注并組織國內(nèi)相關(guān)單位一起研究并參與國際標準的討論、細化標準的研究工作和相關(guān)標準的制定，并在此基礎上編制各類符合我國海況條件及要求的船舶入級規(guī)范，如：《船舶焊接檢驗指南》、《原有游船貨油艙耐腐蝕鋼材檢驗指南》、《材料與焊接規(guī)范》，對船舶結(jié)構(gòu)可以接受的各種無損檢測標準和相對于不同重要性結(jié)構(gòu)的驗收等級等相關(guān)內(nèi)容做出了明確規(guī)定。

表2 現(xiàn)行有效的焊縫超聲檢測國家和行業(yè)標準

我國現(xiàn)行的標準體系和標準化管理體制已不能適應發(fā)展需要，甚至在一定程度上影響了海洋工程裝備制造的可靠性。為了進一步縮短我國海洋工程裝備標準與國外標準之間的差距，中國船級社于2015年起積極開展海洋工程規(guī)范體系的研究工作，通過全方面梳理和研究海洋工程裝備相關(guān)標準體系以及對應的標準，為科學建立和完善新的海洋工程裝備體系提供堅實的技術(shù)基礎和依據(jù)。目前，通過專家組的討論和交流，已初步形成了海洋工程標準體系框架。

2.3 我國無損檢測標準與國外的差距

現(xiàn)階段，我國采用的無損檢測標準與國外還存在著較大的差距。標準化是為了在一定范圍內(nèi)獲得最佳秩序，以促進最佳的共同效益為目的。簡而言之，標準化的目的就是為了達到低耗、高效、方便、統(tǒng)一，其中，統(tǒng)一更是標準化的最基本訴求。國外海洋工程領(lǐng)域無損檢測標準的主要內(nèi)容是基礎類，重在統(tǒng)一術(shù)語、試驗方法、評定手段，使各方提供的數(shù)據(jù)具有可比性和通用性。我國現(xiàn)行的海洋工程領(lǐng)域無損檢測標準體系以原料、工藝、產(chǎn)品種類為分類依據(jù)，規(guī)定得較具體、詳細，但過于細化，導致海洋工程領(lǐng)域無損檢測標準水平不高、標準交叉重復矛盾、標準更新速度緩慢。

3 我國海洋工程領(lǐng)域無損檢測標準的發(fā)展建議

3.1 提高國內(nèi)無損檢測標準水平

提高我國無損檢測的標準化水平，就是要在標準之間實現(xiàn)觀念統(tǒng)一、術(shù)語統(tǒng)一、方法統(tǒng)一。具體的做法就是要加強相互引用，不應摘抄或重新編寫相似或相反的技術(shù)內(nèi)容，不應單個標準自成體系。也就是說，在任何兩個標準中，不應出現(xiàn)有相同或相反的內(nèi)容，或者這類內(nèi)容出現(xiàn)的越少，標準的水平也就越高。為此，我國需建立一個既具有國際先進水平又符合我國海況條件及要求的標準體系。

3.2 加快無損檢測標準制定及更新速度

我國海洋工程領(lǐng)域在盡可能使用國內(nèi)無損檢測標準的同時，要不斷追蹤國外先進標準和先進的技術(shù)成果，及時研究、搜集各國技術(shù)限制法規(guī)和技術(shù)標準，以及行業(yè)協(xié)會的新行規(guī)，加快標準的更新速度。

3.3 加強無損檢測標準服務的信息化

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，標準化服務領(lǐng)域的擴大，數(shù)據(jù)集成的現(xiàn)代化和標準化是必然的趨勢。我國的無損檢測標準工作應該適當?shù)淖プ≠Y源共享這一信息社會的特征，適應技術(shù)發(fā)展的速度和新技術(shù)領(lǐng)域的需求，加強無損檢測標準服務的信息化工作，提高無損檢測標準的信息服務水平。

4 結(jié)語

由于巨大的海浪沖擊和嚴重的海水腐蝕等惡劣的工況條件，對海洋領(lǐng)域用構(gòu)件的質(zhì)量提出了較高的要求。無損檢測方法是評估質(zhì)量的重要手段，只有充分掌握海洋領(lǐng)域用構(gòu)件的基本結(jié)構(gòu)，選擇合適的無損檢測方法，建立合適的無損檢測標準，才能有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量，從而確保結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。因此，需要加快海洋領(lǐng)域無損檢測標準的建立，著力改變目前標準體系亂、標準水平低的狀況，使我國無損檢測標準向國際靠攏，提高我國在無損檢測標準領(lǐng)域的水平。

［1]張曙光.無損檢測技術(shù)在海洋工程中的應用［J].無損檢測，2014，36（5）：69－72.

［2]張曙光.海洋工程無損檢測的特點分析［J].中國海洋平臺，2014，29（2）：1－3.

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［6]任海清.薄壁鑄鋼件的超聲檢測［J].無損檢測，2014，36（8）：79－80.

［7]甘志云.海油工程項目中超聲波檢測美國標準與歐洲標準的對比［J].無損檢測，2014，36（4）：82－84.