ASME電站鍋爐項(xiàng)目中相控陣超聲演示試塊的準(zhǔn)備及規(guī)程演示

任 通

(山東電力建設(shè)第三工程有限公司，青島 266100)

電站鍋爐本體管道(BP)的壁厚大多在30 mm或50 mm以上，大型機(jī)組鍋爐管道的壁厚甚至在90 mm以上，如果對(duì)其執(zhí)行射線檢測(cè)，就底片黑度和像質(zhì)計(jì)靈敏度而言,很難滿足ASME(美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。在ASME標(biāo)準(zhǔn)中如需使用超聲檢測(cè)代替射線檢測(cè)，需使用可記錄的超聲檢測(cè)設(shè)備?；诖?，相控陣技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于電站管道焊縫的檢測(cè)中。相控陣檢測(cè)需滿足ASME相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及公司內(nèi)部質(zhì)量控制手冊(cè)的要求，并接受現(xiàn)場(chǎng)AI(授權(quán)檢驗(yàn)師)的監(jiān)督。

1 相控陣在鋼印項(xiàng)目中的實(shí)施介紹

1.1 程序文件準(zhǔn)備和相控陣人員資格要求

公司承建ASME鍋爐電站項(xiàng)目時(shí)，公司首先依據(jù)ASME標(biāo)準(zhǔn)編寫質(zhì)量控制手冊(cè)，其中所有操作必須滿足標(biāo)準(zhǔn)、用戶和質(zhì)量控制手冊(cè)管理要求。質(zhì)量控制手冊(cè)可確保該公司所有工作區(qū)域動(dòng)力鍋爐的安全性和可靠性。依據(jù)規(guī)范和公司質(zhì)量控制手冊(cè)要求，該節(jié)重點(diǎn)介紹項(xiàng)目中相控陣檢測(cè)程序的準(zhǔn)備和人員資格要求。

無(wú)損檢測(cè)人員培訓(xùn)、考核、資格鑒定和證書頒發(fā)細(xì)則具體依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范認(rèn)可的SNT-TC-1A-2016(ASME第I卷2017版和2019版都是按SNT-TC-1A-2016版進(jìn)行人員資格評(píng)定的)和ASME第V卷第1章強(qiáng)制性附錄II的相關(guān)要求進(jìn)行編制、保存和執(zhí)行。

當(dāng)無(wú)損檢測(cè)工作由分包商執(zhí)行時(shí)，應(yīng)按公司內(nèi)部質(zhì)量控制手冊(cè)要求，所有的無(wú)損檢測(cè)工作必須按照分包商無(wú)損檢測(cè)III級(jí)人員批準(zhǔn)的無(wú)損檢測(cè)程序執(zhí)行。無(wú)損檢測(cè)程序應(yīng)按照ASME規(guī)范第1卷、第5卷中的T-150要求進(jìn)行演示，并應(yīng)得到現(xiàn)場(chǎng)AI的認(rèn)證。當(dāng)程序中1種或者1種以上的重要變素發(fā)生變化時(shí)，程序需要進(jìn)行重新演示，重新認(rèn)定。以上內(nèi)容在不同公司的質(zhì)量控制體系里要求不同，不作為通用要求。

現(xiàn)場(chǎng)相控陣超聲檢測(cè)工作分包給分包商時(shí)，依據(jù)公司內(nèi)部質(zhì)量控制手冊(cè)要求，無(wú)損檢測(cè)Ⅲ級(jí)人員應(yīng)確保無(wú)損檢測(cè)人員按照分包商的實(shí)施細(xì)則評(píng)定為合格。分包商需要提供其單位的無(wú)損檢測(cè)人員實(shí)施細(xì)則，無(wú)損檢測(cè)程序以及無(wú)損檢測(cè)I,II,III級(jí)人員資質(zhì)(包括所具有方法的資格證、視力檢測(cè)表、學(xué)歷證書、培訓(xùn)記錄、工作經(jīng)歷和考試的試卷)，由公司的無(wú)損檢測(cè)III級(jí)人員審核以上資料。批準(zhǔn)后的無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)由公司的無(wú)損檢測(cè)III級(jí)人員記錄在“已有資格NDE(無(wú)損評(píng)價(jià))人員表”中，每半年更新一次。公司的無(wú)損檢測(cè)III級(jí)人員應(yīng)將這些文件妥善存檔以供AI審核。

在準(zhǔn)備相控陣程序文件時(shí)，首先要確定標(biāo)準(zhǔn)的使用年限，一般標(biāo)準(zhǔn)年限需依據(jù)合同簽訂日期或者合同規(guī)定來(lái)確定，當(dāng)合同中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)年限使用沒(méi)有規(guī)定時(shí)，可依據(jù)合同簽訂日期執(zhí)行。ASME設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)使用年限，必須符合ASME 第I卷強(qiáng)制性附錄VI的要求，例如ASME SEC I-2019于2019年7月1日發(fā)布，2020年1月1日強(qiáng)制性使用；若合同簽訂日期為2019年7月1日～2020年1月1日，則可使用2017版，也可以使用2019版；合同簽訂日期在2019年7月1日之前的，則只能使用2017版。必須要理解合同簽訂日期和標(biāo)準(zhǔn)年限的前后對(duì)應(yīng)關(guān)系。ASME第I卷2019版對(duì)使用相控陣技術(shù)的要求改動(dòng)較大，尤其是重要變素和非重要變素的改動(dòng)，對(duì)編寫程序文件的要求較高，對(duì)人員資格授權(quán)培訓(xùn)的說(shuō)明也相應(yīng)增加很多內(nèi)容，有新簽訂合同的業(yè)主應(yīng)注意。

標(biāo)準(zhǔn)有要求時(shí)，AI有權(quán)力要求參與檢測(cè)的人員進(jìn)行演示。對(duì)于程序的演示，ASME第I卷PW-52規(guī)定,按ASME第V卷第4章強(qiáng)制性附錄VII進(jìn)行，該附錄中要求對(duì)相控陣程序進(jìn)行鑒定，但沒(méi)有給出如何鑒定的相關(guān)依據(jù)，可能給以后的ASME聯(lián)檢帶來(lái)一定的麻煩。當(dāng)采用ASME 第I卷的非強(qiáng)制性附錄E進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，鑒定程序非常清晰。附錄E要求相控陣檢測(cè)程序按ASME第V卷第4章強(qiáng)制性附錄VIII進(jìn)行鑒定，附錄VIII中明確提出了程序鑒定按ASME第V卷第4章強(qiáng)制性附錄IX進(jìn)行，與表1(在重要變素處打“√”,即說(shuō)明該要求為重要變素，反之，為非重要變素)中重要變素規(guī)定的數(shù)值或數(shù)值范圍發(fā)生變更時(shí)，應(yīng)要求對(duì)書面規(guī)程進(jìn)行重新鑒定。

表1 超聲檢測(cè)規(guī)程要求

1.2 相控陣試塊

ASME鍋爐鋼印項(xiàng)目中的焊口需進(jìn)行體積檢測(cè)時(shí)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行射線和超聲檢測(cè)，而中厚壁以上的管道焊口射線檢測(cè)圖像難以滿足像質(zhì)要求。標(biāo)準(zhǔn)允許使用超聲檢測(cè)技術(shù)時(shí)，應(yīng)使用可記錄數(shù)據(jù)的超聲設(shè)備，且其應(yīng)具有計(jì)算機(jī)采集和分析能力，具有自動(dòng)或半自動(dòng)掃查系統(tǒng)。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，目前在電站項(xiàng)目中使用最多的就是相控陣技術(shù)。針對(duì)ASME電站鍋爐鋼印項(xiàng)目(電站鍋爐由本體管道和本體外管道等組成)，首先應(yīng)依據(jù)ASME B31.1 表136.4(見(jiàn)表2，表中RT為射線檢測(cè)，UT為超聲檢測(cè)，包括相控陣超聲檢測(cè)，PT為滲透檢測(cè)，MT為磁粉檢測(cè)，VT為目視檢測(cè))和ASME SEC I(PW-11)(見(jiàn)表3)中的規(guī)定確定焊口是否屬于鋼印范圍內(nèi)的必檢焊口。所有焊縫除了用規(guī)定的無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)外，還應(yīng)進(jìn)行目視檢測(cè)。

表2 ASME B31.1表136.4承載焊縫或受壓部件焊縫最低限度強(qiáng)制性無(wú)損檢測(cè)要求

表3 ASME SEC I(PW-11)中體積檢測(cè)的受壓部件對(duì)接接頭最低限度強(qiáng)制性無(wú)損檢測(cè)要求

部分鍋爐本體和鍋爐外管道ASME鋼印焊口及使用試塊參數(shù)如表4所示[當(dāng)焊口外徑不小于500 mm時(shí)，可用平板試塊校準(zhǔn)設(shè)備，但厚度需滿足一定的要求，表中材料均為美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)規(guī)定牌號(hào)]。

表4 部分鍋爐本體和鍋爐外管道ASME鋼印焊口及使用試塊參數(shù) mm

依據(jù)規(guī)范ASME SEC V卷第4章附錄VIII規(guī)定，校準(zhǔn)試塊和演示試塊可用于覆蓋工件曲率為其0.9倍～1.5倍的工件，演示試塊的厚度應(yīng)不大于被檢產(chǎn)品厚度的25%，接頭兩邊的材料厚度不同時(shí)，應(yīng)依據(jù)較小一邊的厚度選擇演示試塊的厚度。演示試塊焊接接頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)為現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品焊縫的典型結(jié)構(gòu)。演示試塊中各缺陷的參數(shù)如表5所示。項(xiàng)目所使用的校準(zhǔn)試塊及演示試塊的結(jié)構(gòu)分別如圖1,2所示。校準(zhǔn)試塊中的核槽寬度均為2 mm。

依據(jù)ASME SEC第V卷第4章附錄IX規(guī)定,除非標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，否則演示試塊在至少包含3個(gè)真實(shí)的平面缺陷或3個(gè)EDM(電子刻槽)，其方向平行于產(chǎn)品的焊縫軸線或坡口面的缺陷應(yīng)在試塊內(nèi)、外表面及下表面都有分布。如果掃查計(jì)劃將焊縫劃分為多個(gè)檢測(cè)區(qū)域，則每個(gè)區(qū)域應(yīng)至少有1個(gè)缺陷。

表5 演示試塊中的缺陷參數(shù) mm

圖1 校準(zhǔn)試塊結(jié)構(gòu)示意

圖2 演示試塊結(jié)構(gòu)示意

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相控陣演示應(yīng)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和程序文件進(jìn)行，重要的是演示試塊的準(zhǔn)備，在國(guó)內(nèi)可以委托工廠加工，在國(guó)外，多數(shù)需要在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)焊接完成后送到當(dāng)?shù)毓S加工，完全依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)允許的缺陷長(zhǎng)度和高度去加工試塊，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍會(huì)被現(xiàn)場(chǎng)AI拒收。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)待檢鋼印焊口的規(guī)格，編制相應(yīng)的掃查計(jì)劃，然后在符合條件的試塊上進(jìn)行演示。相控陣演示過(guò)程應(yīng)重點(diǎn)注意掃查時(shí)中心偏置距離的改變。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，掃查計(jì)劃改變時(shí)還需要進(jìn)行重新演示。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)一般可用1塊演示試塊覆蓋多種規(guī)格的焊口。根據(jù)預(yù)先制作的掃查計(jì)劃進(jìn)行檢測(cè)，不能完全檢出演示試塊上的缺陷時(shí)，必須調(diào)整掃查計(jì)劃，或者根據(jù)待檢焊口規(guī)格重新加工演示試塊，直到能檢出全部缺陷。

相控陣演示結(jié)束后，出具演示報(bào)告。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)拒收缺陷的信號(hào)進(jìn)行定性檢測(cè)，記錄其信號(hào)類型(表面缺陷或者近表面缺陷)及缺陷的位置和長(zhǎng)度。

1.3 缺陷評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)場(chǎng)鋼印焊口分為2個(gè)部分，其中一部分為本體管道，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASME SEC I要求，本體管道焊縫厚度為6～13 mm時(shí)，其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為code case 2816；厚度大于13 mm時(shí)，依據(jù)ASME SEC I 附錄E進(jìn)行驗(yàn)收；本體外部管道依據(jù)ASME B31.1進(jìn)行驗(yàn)收。對(duì)于厚度為6～13 mm的焊縫，當(dāng)用相控陣超聲技術(shù)代替射線檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)將code case 2816的相關(guān)內(nèi)容加入到相控陣程序文件中。

2 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目為ASME鋼印項(xiàng)目并進(jìn)行相控陣超聲檢測(cè)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮演示試塊的準(zhǔn)備和及現(xiàn)場(chǎng)演示規(guī)程。介紹了演示試塊的準(zhǔn)備和規(guī)程演示中需要注意的事項(xiàng)及缺陷評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，為順利高效地完成現(xiàn)場(chǎng)相控陣超聲檢測(cè)的相關(guān)工作提供參考。