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，大型機組鍋爐管道的壁厚甚至在90 mm以上，如果對其執(zhí)行射線檢測，就底片黑度和像質(zhì)計靈敏度而言,很難滿足ASME(美國機械工程師協(xié)會)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代替射線檢測，需使用可記錄的超聲檢測設(shè)備?；诖?，相控陣技術(shù)開始應(yīng)用于電站管道焊縫的檢測中。相控陣檢測需滿足ASME相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及公司內(nèi)部質(zhì)量控制手冊的要求，并接受現(xiàn)場AI(授權(quán)檢驗師)的監(jiān)督。

1 相控陣在鋼印項目中的實施介紹

1.1 程序文件準(zhǔn)備和相控陣人員資格要求

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

無損檢測人員培訓(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版進行人員資格評定的)和ASME第V卷第1章強制性附錄II的相關(guān)要求進行編制、保存和執(zhí)行。

當(dāng)無損檢測工作由分包商執(zhí)行時，應(yīng)按公司內(nèi)部質(zhì)量控制手冊要求，所有的無損檢測工作必須按照分包商無損檢測III級人員批準(zhǔn)的無損檢測程序執(zhí)行。無損檢測程序應(yīng)按照ASME規(guī)范第1卷、第5卷中的T-150要求進行演示，并應(yīng)得到現(xiàn)場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，程序需要進行重新演示，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)場相控陣超聲檢測工作分包給分包商時，依據(jù)公司內(nèi)部質(zhì)量控制手冊要求，無損檢測Ⅲ級人員應(yīng)確保無損檢測人員按照分包商的實施細(xì)則評定為合格。分包商需要提供其單位的無損檢測人員實施細(xì)則，無損檢測程序以及無損檢測I,II,III級人員資質(zhì)(包括所具有方法的資格證、視力檢測表、學(xué)歷證書、培訓(xùn)記錄、工作經(jīng)歷和考試的試卷)，由公司的無損檢測III級人員審核以上資料。批準(zhǔn)后的無損檢測人員應(yīng)由公司的無損檢測III級人員記錄在“已有資格NDE(無損評價)人員表”中，每半年更新一次。公司的無損檢測III級人員應(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，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)定來確定，當(dāng)合同中對標(biāo)準(zhǔn)年限使用沒有規(guī)定時，可依據(jù)合同簽訂日期執(zhí)行。ASME設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)使用年限，必須符合ASME 第I卷強制性附錄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)年限的前后對應(yīng)關(guān)系。ASME第I卷2019版對使用相控陣技術(shù)的要求改動較大，尤其是重要變素和非重要變素的改動，對編寫程序文件的要求較高，對人員資格授權(quán)培訓(xùn)的說明也相應(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，AI有權(quán)力要求參與檢測的人員進行演示。對于程序的演示，ASME第I卷PW-52規(guī)定,按ASME第V卷第4章強制性附錄VII進行，該附錄中要求對相控陣程序進行鑒定，但沒有給出如何鑒定的相關(guān)依據(jù)，可能給以后的ASME聯(lián)檢帶來一定的麻煩。當(dāng)采用ASME 第I卷的非強制性附錄E進行驗收時，鑒定程序非常清晰。附錄E要求相控陣檢測程序按ASME第V卷第4章強制性附錄VIII進行鑒定，附錄VIII中明確提出了程序鑒定按ASME第V卷第4章強制性附錄IX進行，與表1(在重要變素處打“√”,即說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，應(yīng)要求對書面規(guī)程進行重新鑒定。

表1 超聲檢測規(guī)程要求

1.2 相控陣試塊

ASME鍋爐鋼印項目中的焊口需進行體積檢測時，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進行射線和超聲檢測，而中厚壁以上的管道焊口射線檢測圖像難以滿足像質(zhì)要求。標(biāo)準(zhǔn)允許使用超聲檢測技術(shù)時，應(yīng)使用可記錄數(shù)據(jù)的超聲設(shè)備，且其應(yīng)具有計算機采集和分析能力，具有自動或半自動掃查系統(tǒng)。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，目前在電站項目中使用最多的就是相控陣技術(shù)。針對ASME電站鍋爐鋼印項目(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(見表2，表中RT為射線檢測，UT為超聲檢測，包括相控陣超聲檢測，PT為滲透檢測，MT為磁粉檢測，VT為目視檢測)和ASME SEC I(PW-11)(見表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)定的無損檢測方法進行檢測外，還應(yīng)進行目視檢測。

表2 ASME B31.1表136.4承載焊縫或受壓部件焊縫最低限度強制性無損檢測要求

表3 ASME SEC I(PW-11)中體積檢測的受壓部件對接接頭最低限度強制性無損檢測要求

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，可用平板試塊校準(zhǔn)設(shè)備，但厚度需滿足一定的要求，表中材料均為美國材料實驗協(xié)會(ASTM)規(guī)定牌號]。

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，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個真實的平面缺陷或3個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。如果掃查計劃將焊縫劃分為多個檢測區(qū)域，則每個區(qū)域應(yīng)至少有1個缺陷。

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)場進行相控陣演示應(yīng)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和程序文件進行，重要的是演示試塊的準(zhǔn)備，在國內(nèi)可以委托工廠加工，在國外，多數(shù)需要在項目現(xiàn)場焊接完成后送到當(dāng)?shù)毓S加工，完全依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)允許的缺陷長度和高度去加工試塊，超過標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍會被現(xiàn)場AI拒收。

現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)待檢鋼印焊口的規(guī)格，編制相應(yīng)的掃查計劃，然后在符合條件的試塊上進行演示。相控陣演示過程應(yīng)重點注意掃查時中心偏置距離的改變。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，掃查計劃改變時還需要進行重新演示。項目現(xiàn)場一般可用1塊演示試塊覆蓋多種規(guī)格的焊口。根據(jù)預(yù)先制作的掃查計劃進行檢測，不能完全檢出演示試塊上的缺陷時，必須調(diào)整掃查計劃，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，出具演示報告。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，對拒收缺陷的信號進行定性檢測，記錄其信號類型(表面缺陷或者近表面缺陷)及缺陷的位置和長度。

1.3 缺陷評判標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)場鋼印焊口分為2個部分，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，其驗收標(biāo)準(zhǔn)為code case 2816；厚度大于13 mm時，依據(jù)ASME SEC I 附錄E進行驗收；本體外部管道依據(jù)ASME B31.1進行驗收。對于厚度為6～13 mm的焊縫，當(dāng)用相控陣超聲技術(shù)代替射線檢測技術(shù)進行檢測時，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

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，項目為ASME鋼印項目并進行相控陣超聲檢測時，應(yīng)重點考慮演示試塊的準(zhǔn)備和及現(xiàn)場演示規(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及缺陷評判標(biāo)準(zhǔn)，為順利高效地完成現(xiàn)場相控陣超聲檢測的相關(guān)工作提供參考。