石油行業(yè)無損檢測工藝評定的探討

(蘇州道森鉆采設備股份有限公司，蘇州 215137)

石油行業(yè)無損檢測工藝評定的探討

張秀梅

(蘇州道森鉆采設備股份有限公司，蘇州 215137)

結合API 20D標準，對超聲、磁粉、滲透等三大常規(guī)無損檢測方法的檢測工藝評定進行了探討,以供API證書初審和復審工作參考。

人員資質確認；設備確認；無損檢測工藝規(guī)程；無損檢測工藝評定報告

由于石油行業(yè)對設備的安全要求越來越高，API Q1SpecificationforQualityprogramsforthePetroleum,PetrochemicalandNaturalGasIndustry標準提出了對無損檢測特殊工序需要進行工藝評定的要求。API Q1標準5.7.1.5條款(需要確認的生產及服務的過程)提出了對無損檢測需要進行工藝評定的要求，但沒有提供具體的細節(jié)和樣表。

石油行業(yè)的系列標準,比如:API 6ASpecificationforWellheadandChristmasEquipment,API 16ASpecificationforDrillThroughEquipment, API 16CSpecificationforChokeandKillSystems等都需要滿足API Q1基本標準的要求。在這些系列標準中它們主要引用ASNT, ASME 第V卷NondestructiveExamination, ASTM 無損檢測相關標準，而引用的相關標準也沒有提供無損檢測工藝評定的具體細節(jié)和樣表。但是，無損檢測的工藝評定在現(xiàn)代化工業(yè)生產中卻越來越重要[1]。

ASME第V卷和API 20DNondestructiveexami-nationservicesforequipmentusedinthepetroleumandnaturalgasindustry規(guī)定了無損檢測的確認要求，卻沒有引用API Q1條款。

由于NDE(無損評價)的工藝評定是新增的要求，目前各個行業(yè)在這方面還都是空白。石油設備制造商只能根據各自的理解編制。由于對標準的理解不同，各個石油設備制造商很容易在API證書審核中出現(xiàn)麻煩，影響相關產品的資質。

面對新的要求，筆者結合API 20D、ASNT SNT-TC-1APersonnelQualificationandCertificationinNondestructiveTesting,ISO 9712Non-destructiveTesting-QualificationandCertificationofNDTPersonnel和ASME IXSpecificationforQualificationofWeldingandBrazing，參照了焊接工藝評定的方法，分別從人員資質的確認、設備的確認、無損檢測工藝規(guī)程、無損檢測工藝評定報告等幾方面，對無損檢測工藝進行了評定,以供其他行業(yè)的同行參考。

筆者主要從事API 6A產品的無損檢測工作，以所檢工件鍛件為主，鑄件很少，采用的無損檢測方法主要以超聲、磁粉和滲透為主；故文中的工藝評定也圍繞這3種方法進行，列舉的樣表以超聲為樣本，射線的工藝評定思路可以參考文章相關內容。

1 人員資質的確認

人員資質的確認，即NDT Personnel Qualification(NDTPQ)(API Q1第九版條款5.7.1.5b)。

API 6A條款7.3.1無損檢測人員要求，規(guī)定“無損檢測人員需符合ISO 9712、EN473或ASNT SNT-TC-1A規(guī)定要求的制造商書面培訓程序進行資格鑒定”(EN 473《無損檢測人員的資格鑒定和認證 一般規(guī)則》)。根據這條規(guī)定，主要參考ASNT SNT-TC-1A和API 20D條款4。

根據ASNT SNT-TC-1A或ISO 9712標準的要求，對無損檢測人員資質的評定從這幾個方面進行：學歷、資格等級、無損檢測人員資質和鑒定的規(guī)范、初次認證的教育、培訓和經驗、培訓大綱、雇主的考試等。

特別是ASNT SNT-TC-1A標準，強調的是雇主制，這個與我國其他行業(yè)的標準不同。無損檢測人員在第3方機構經過培訓和考試，取得相應級別的證書后，并不能夠代表其能夠勝任該公司的無損檢測工作，必須經過雇主的確認才有效。當然，雇主不可能都精通無損檢測，但是其可以授權給公司的Ⅲ級人員，然后此Ⅲ級人員再對其余的無損檢測人員進行評定。如果一個企業(yè)中出現(xiàn)了不止一個Ⅲ級人員，雇主只需授權一個主要的Ⅲ級人員，其余的Ⅲ級人員的資質由授權的主要Ⅲ級人員負責評定。

我國的機械工業(yè)無損檢測學會的證書是按照ISO 9712標準進行資質評定和鑒定的，并且與歐盟互認。在認可的范圍內，歐美國家是認可我國無損檢測學會的證書的。而且，ISO 9712標準也是雇主認可制。所以，在選擇第3方培訓機構的時候，只要從ASNT SNT-TC-1A 和ISO 9712這兩個標準中選一個就可以了，就能滿足API的要求。

在對人員評定的時候，還需要注意檢測人員資質的有效性，是否有中斷或復職，文章在第5部分有詳細的說明。

表1是超聲檢測人員資質的評定樣表，其余的無損檢測方法參照此表執(zhí)行。

表1 超聲檢測人員資質評定樣表

2 設備確認

設備確認，即NDT Equipment Evaluation(API Q1第九版條款5.7.1.5a，API 20D條款9.2.2)。

無損檢測設備應滿足ASME V卷相關章節(jié)的要求，并按照API 20D第9.2.2節(jié)規(guī)定的項目和要求分別進行周期校準和日常校驗，或者遵循客戶的要求，周期取兩者較小值，并保留記錄。此處核查的重點是設備校準報告的內容與標準要求是否一致。

表2是超聲設備評定樣表，其余方法(磁粉、射線、滲透)根據各自的校準標準核對相應的校準報告內容。

表2 超聲設備評定樣表

3 無損檢測工藝評定

無損檢測工藝評定，即NDT procedure specifi-cation(NDTPS)。(API Q1第九版條款5.7.1.5c，API 20D條款9.2)。

無損檢測工藝規(guī)程由如下三大塊組成：

第一部分是工藝評定的基礎部分，根據API 20D相應部分的表格，對各種無損檢測方法的關鍵變量和非關鍵變量進行識別；

第二部分是對API 20D沒有規(guī)定的部分進行補充說明，例如：磁粉檢測的試片規(guī)格、磁懸液濃度、剩余磁場強度；

第三部分是各類無損檢測方法相應標準規(guī)定的要求。

后續(xù)的無損檢測工藝評定記錄NDTPQR，根據無損檢測工藝規(guī)程NDTPS進行驗證，驗證時可以通過標準試片或試塊、產品進行。

當關鍵變量中有任何一項參數(shù)發(fā)生變化后，都需要進行重新評定。

為避免重復，文章僅呈現(xiàn)第三部分標準要求的內容。

3.1 超聲工藝評定

對于鍛件的超聲檢測，主要分直射波和斜射波檢測。API 系列標準的鍛件超聲檢測要求主要參考ASTM A388StandardPracticeforUltrasonicExaminationofSteelForgings標準，在A388標準中，直射波主要使用平底孔試塊(FBH試塊)、斜射波用側孔試塊(SDH試塊)或刻槽試塊。一份完整的鍛件超聲工藝評定應包含平底孔+側孔或平底孔+刻槽試塊的評定。文章以直射波平底孔為例，其余試塊可參考該思路進行。

根據A388 S1.1參考試塊規(guī)定，聲程不同時需要選擇不同孔徑的FBH試塊。超聲工藝評定內容如表3所示(表中in.為英寸)。

表3 超聲工藝評定內容

3.2 磁粉工藝評定

對于磁粉檢測的方法評定是否正確，根據ASTM E709StandardGuideforMagneticParticleTesting標準的規(guī)定，分縱向磁化線圈法和周向磁化中心導體法或周向磁化直接接觸法。其具體規(guī)定如表4所示(表中L為工件長度，D為工件直徑，N為線圈匝數(shù)，R為線圈半徑，I為電流，K為比例系數(shù)，)。

表4 磁粉工藝評定磁化

3.3 滲透工藝評定

滲透檢測方法需要符合ASTM E165StandardPracticeforLiquidPenetrantExaminationforGeneralIndustry標準,筆者所在公司主要采用溶劑去除型著色和熒光滲透法，要求能夠檢測出鍍鉻鎳裂紋試片1.6 mm的靈敏度。滲透工藝評定相對于其他方法而言簡單一些，用合格的耗材驗證靈敏度試片就可以。有條件的公司，可以用帶自然缺陷的試樣或工件作為標準件進行驗證。

關于試片需要注意，由于我國試片制作水平不統(tǒng)一，不同的廠家靈敏度是不一樣的，新購買回來的試片需要送到相關檢測機構進行檢測，檢測合格后方可使用。

4 無損檢測工藝評定報告

無損檢測工藝評定報告，即NDT procedure qualification report(NDTPQR)(API Q1第九版條款5.7.1.5c，API 20H條款9.2)。

根據上述無損檢測工藝規(guī)程NDTPS的設計，通過對具體產品進行檢測來驗證工藝方法的正確性，并用產品加以驗證，從而形成一份無損檢測工藝評定報告。這一步是關鍵，也是核心內容。

4.1 超聲工藝評定報告

根據表1所示的超聲工藝規(guī)程的工藝參數(shù)要求，選用3個φ3.2 mm的平底孔試塊制作1條DAC曲線，然后用相同材料的φ6.4 mm平底孔進行驗證，核對同等聲程時兩者的分貝差是否為6 dB。如果滿足，則說明此試塊符合要求，可以用于檢測。然后,對產品進行檢測和驗證。產品的工藝卡、檢測記錄和檢測報告作為超聲工藝評定報告的支撐性文件附在后面。

表5為超聲工藝評定報告樣表。

表5 超聲工藝評定報告樣表

檢測結果:平底孔分貝差公式Δ=40log(?f1X2/?f2X1)(?f1,?f2分別表示1號,2號缺陷的直徑;X1,X2分別表示1號,2號缺陷的聲程),因與DAC曲線比較,可視為同聲程不同孔徑,X1=X2,所以Δ=40log(?f1/?f2),Δ3.2/6.4=40log(3.2/6.4)=-12.0dB,即?3.2mm平底孔的波高比?6.4mm平底孔的波高低12.0dB,理論值與實際值相符產品驗證零件號D-397147RevB工藝卡編號UT-DS-D-397147RevB-A0檢測標準ASTMA388驗收標準API6APSL3材料AISI4130掃查速度≤6in.·s-1耦合劑20#機油表面狀態(tài)≤Ra6.3檢測區(qū)域100%檢測時機熱處理后表面補償實測重疊范圍15%設備EPOCH600探頭類型型號尺寸(直徑)/mm頻率/MHzP1直探頭2.5Z14N142.5P2直探頭5Z14N145.0P3直探頭5Z14N145.0試塊的校驗參數(shù)設置檢測范圍/mm聲程/mm參考校準試塊反射尺寸(in.)/類型P1周向222/228.64130-16-0300,0600,09001/4FBHP2周向110/1274130-8-0100,0300,05001/8FBHP3端面121/1274130-8-0100,0300,05001/8FBH檢測示意

檢測結果見檢測報告:UT-20161113001結論:本檢測工藝的編制依據符合ASTMA388技術要求,檢測方法符合ASTMA388要求,驗收標準符合API6APSL3級、PSL4級要求及API16A要求。本工藝具有實際可操作性,能夠滿足技術標準和檢測要求。A1增加主要變量與非主要變量的識別××××××YY-MM-DDA初版××××××YY-MM-DDRev.更改描述/標記編制批準日期文件更改記錄制定部門質量部發(fā)行管制章受控

4.2 磁粉工藝評定報告

由于篇幅限制，文章僅展示對表4進行驗證的內容，如表6所示。

表6 磁粉工藝評定報告——方法驗證

4.3 滲透工藝評定報告

根據滲透工藝評定PTPS的要求，用相應標準里要求使用的靈敏度試片和產品進行驗證相應組別的滲透材料是否滿足工藝要求。表7和表8為滲透工藝評定報告的驗證部分內容。

表7 滲透工藝評定——靈敏度確認

表8 滲透檢測示意

5 無損檢測工藝評定的再確認(API Q1第九版條款5.7.1.5f)

5.1 無損檢測工藝

API 20D表8-UT, 表5-PT,表3-MT中的基本變量，如磁化技術、磁化電流類型、磁粉類型等發(fā)生改變時，需要重新進行評定。如變量未發(fā)生變化，則只需要對文件進行評審確認。

5.2 人員資質

無損檢測人員應保持其資格的有效性。

暫停資格：當無損檢測人員在連續(xù)的6個月內沒有從事相關工作；因重新考試或評定失敗，或出現(xiàn)一般性的質量、EHS(安全、環(huán)境、健康)或誠信等問題而被認定不能勝任此項工作時。

復職：證書到期或廢止后，可以根據ASNT SNT-TC-1A或ISO 9712標準重新進行資格評定?；謴蜁簳r中止的證書，應由授權的無損檢測Ⅲ級人員批準。

6 結語

描述了超聲、磁粉和滲透檢測等3種方法的工藝評定編制方法。將API Q1所需的無損檢測過程確認與ASNT, ASME, ASTM, API方法標準進行了組合，通過試驗證明了相關的無損檢測工藝參數(shù)是合適的、有效的, 填補了相關標準在案例方面的空白。

相關行業(yè)或其他行業(yè)可參考文章內容進行無損檢測的工藝評定，有效地控制過程變量，持續(xù)確保產品質量和承壓設備的安全。

ADiscussiononNDTProcedureQualificationforPetroleumIndustry

ZHANG Xiumei

(Suzhou Douson Drilling & Production Equipment Co., Ltd., Suzhou 215137, China)

Based on the API 20D standard, this paper probes into the evaluation of three conventional nondestructive testing methods, such as ultrasonic, magnetic powder and penetration method. It can be referred to the preliminary examination and reexamination of API certificate.

personnel qualification; equipment evaluation; NDT procedure specification; NDT procedure qualification report

TG115.28

B

1000-6656(2017)12-0069-08

2017-04-04

張秀梅(1975-),女，工程師，主要從事NDT與實驗室管理工作

張秀梅，zhang_xiumei@douson.cn

10.11973/wsjc201712017