石油行業(yè)無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定的探討

(蘇州道森鉆采設(shè)備股份有限公司，蘇州 215137)

石油行業(yè)無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定的探討

張秀梅

(蘇州道森鉆采設(shè)備股份有限公司，蘇州 215137)

結(jié)合API 20D標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)超聲、磁粉、滲透等三大常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法的檢測(cè)工藝評(píng)定進(jìn)行了探討,以供API證書初審和復(fù)審工作參考。

人員資質(zhì)確認(rèn)；設(shè)備確認(rèn)；無(wú)損檢測(cè)工藝規(guī)程；無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定報(bào)告

由于石油行業(yè)對(duì)設(shè)備的安全要求越來(lái)越高，API Q1SpecificationforQualityprogramsforthePetroleum,PetrochemicalandNaturalGasIndustry標(biāo)準(zhǔn)提出了對(duì)無(wú)損檢測(cè)特殊工序需要進(jìn)行工藝評(píng)定的要求。API Q1標(biāo)準(zhǔn)5.7.1.5條款(需要確認(rèn)的生產(chǎn)及服務(wù)的過(guò)程)提出了對(duì)無(wú)損檢測(cè)需要進(jìn)行工藝評(píng)定的要求，但沒(méi)有提供具體的細(xì)節(jié)和樣表。

石油行業(yè)的系列標(biāo)準(zhǔn),比如:API 6ASpecificationforWellheadandChristmasEquipment,API 16ASpecificationforDrillThroughEquipment, API 16CSpecificationforChokeandKillSystems等都需要滿足API Q1基本標(biāo)準(zhǔn)的要求。在這些系列標(biāo)準(zhǔn)中它們主要引用ASNT, ASME 第V卷NondestructiveExamination, ASTM 無(wú)損檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而引用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有提供無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定的具體細(xì)節(jié)和樣表。但是，無(wú)損檢測(cè)的工藝評(píng)定在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中卻越來(lái)越重要[1]。

ASME第V卷和API 20DNondestructiveexami-nationservicesforequipmentusedinthepetroleumandnaturalgasindustry規(guī)定了無(wú)損檢測(cè)的確認(rèn)要求，卻沒(méi)有引用API Q1條款。

由于NDE(無(wú)損評(píng)價(jià))的工藝評(píng)定是新增的要求，目前各個(gè)行業(yè)在這方面還都是空白。石油設(shè)備制造商只能根據(jù)各自的理解編制。由于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解不同，各個(gè)石油設(shè)備制造商很容易在API證書審核中出現(xiàn)麻煩，影響相關(guān)產(chǎn)品的資質(zhì)。

面對(duì)新的要求，筆者結(jié)合API 20D、ASNT SNT-TC-1APersonnelQualificationandCertificationinNondestructiveTesting,ISO 9712Non-destructiveTesting-QualificationandCertificationofNDTPersonnel和ASME IXSpecificationforQualificationofWeldingandBrazing，參照了焊接工藝評(píng)定的方法，分別從人員資質(zhì)的確認(rèn)、設(shè)備的確認(rèn)、無(wú)損檢測(cè)工藝規(guī)程、無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定報(bào)告等幾方面，對(duì)無(wú)損檢測(cè)工藝進(jìn)行了評(píng)定,以供其他行業(yè)的同行參考。

筆者主要從事API 6A產(chǎn)品的無(wú)損檢測(cè)工作，以所檢工件鍛件為主，鑄件很少，采用的無(wú)損檢測(cè)方法主要以超聲、磁粉和滲透為主；故文中的工藝評(píng)定也圍繞這3種方法進(jìn)行，列舉的樣表以超聲為樣本，射線的工藝評(píng)定思路可以參考文章相關(guān)內(nèi)容。

1 人員資質(zhì)的確認(rèn)

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

API 6A條款7.3.1無(wú)損檢測(cè)人員要求，規(guī)定“無(wú)損檢測(cè)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(xùn)程序進(jìn)行資格鑒定”(EN 473《無(wú)損檢測(cè)人員的資格鑒定和認(rèn)證 一般規(guī)則》)。根據(jù)這條規(guī)定，主要參考ASNT SNT-TC-1A和API 20D條款4。

根據(jù)ASNT SNT-TC-1A或ISO 9712標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)無(wú)損檢測(cè)人員資質(zhì)的評(píng)定從這幾個(gè)方面進(jìn)行：學(xué)歷、資格等級(jí)、無(wú)損檢測(cè)人員資質(zhì)和鑒定的規(guī)范、初次認(rèn)證的教育、培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)、培訓(xùn)大綱、雇主的考試等。

特別是ASNT SNT-TC-1A標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)的是雇主制，這個(gè)與我國(guó)其他行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不同。無(wú)損檢測(cè)人員在第3方機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和考試，取得相應(yīng)級(jí)別的證書后，并不能夠代表其能夠勝任該公司的無(wú)損檢測(cè)工作，必須經(jīng)過(guò)雇主的確認(rèn)才有效。當(dāng)然，雇主不可能都精通無(wú)損檢測(cè)，但是其可以授權(quán)給公司的Ⅲ級(jí)人員，然后此Ⅲ級(jí)人員再對(duì)其余的無(wú)損檢測(cè)人員進(jìn)行評(píng)定。如果一個(gè)企業(yè)中出現(xiàn)了不止一個(gè)Ⅲ級(jí)人員，雇主只需授權(quán)一個(gè)主要的Ⅲ級(jí)人員，其余的Ⅲ級(jí)人員的資質(zhì)由授權(quán)的主要Ⅲ級(jí)人員負(fù)責(zé)評(píng)定。

我國(guó)的機(jī)械工業(yè)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì)的證書是按照ISO 9712標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資質(zhì)評(píng)定和鑒定的，并且與歐盟互認(rèn)。在認(rèn)可的范圍內(nèi)，歐美國(guó)家是認(rèn)可我國(guó)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì)的證書的。而且，ISO 9712標(biāo)準(zhǔn)也是雇主認(rèn)可制。所以，在選擇第3方培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的時(shí)候，只要從ASNT SNT-TC-1A 和ISO 9712這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中選一個(gè)就可以了，就能滿足API的要求。

在對(duì)人員評(píng)定的時(shí)候，還需要注意檢測(cè)人員資質(zhì)的有效性，是否有中斷或復(fù)職，文章在第5部分有詳細(xì)的說(shuō)明。

表1是超聲檢測(cè)人員資質(zhì)的評(píng)定樣表，其余的無(wú)損檢測(cè)方法參照此表執(zhí)行。

表1 超聲檢測(cè)人員資質(zhì)評(píng)定樣表

2 設(shè)備確認(rèn)

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

無(wú)損檢測(cè)設(shè)備應(yīng)滿足ASME V卷相關(guān)章節(jié)的要求，并按照API 20D第9.2.2節(jié)規(guī)定的項(xiàng)目和要求分別進(jìn)行周期校準(zhǔn)和日常校驗(yàn)，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(diǎn)是設(shè)備校準(zhǔn)報(bào)告的內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)要求是否一致。

表2是超聲設(shè)備評(píng)定樣表，其余方法(磁粉、射線、滲透)根據(jù)各自的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)核對(duì)相應(yīng)的校準(zhǔn)報(bào)告內(nèi)容。

表2 超聲設(shè)備評(píng)定樣表

3 無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定

無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)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(wú)損檢測(cè)工藝規(guī)程由如下三大塊組成：

第一部分是工藝評(píng)定的基礎(chǔ)部分，根據(jù)API 20D相應(yīng)部分的表格，對(duì)各種無(wú)損檢測(cè)方法的關(guān)鍵變量和非關(guān)鍵變量進(jìn)行識(shí)別；

第二部分是對(duì)API 20D沒(méi)有規(guī)定的部分進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明，例如：磁粉檢測(cè)的試片規(guī)格、磁懸液濃度、剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度；

第三部分是各類無(wú)損檢測(cè)方法相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

后續(xù)的無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定記錄NDTPQR，根據(jù)無(wú)損檢測(cè)工藝規(guī)程N(yùn)DTPS進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證時(shí)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試片或試塊、產(chǎn)品進(jìn)行。

當(dāng)關(guān)鍵變量中有任何一項(xiàng)參數(shù)發(fā)生變化后，都需要進(jìn)行重新評(píng)定。

為避免重復(fù)，文章僅呈現(xiàn)第三部分標(biāo)準(zhǔn)要求的內(nèi)容。

3.1 超聲工藝評(píng)定

對(duì)于鍛件的超聲檢測(cè)，主要分直射波和斜射波檢測(cè)。API 系列標(biāo)準(zhǔn)的鍛件超聲檢測(cè)要求主要參考ASTM A388StandardPracticeforUltrasonicExaminationofSteelForgings標(biāo)準(zhǔn)，在A388標(biāo)準(zhǔn)中，直射波主要使用平底孔試塊(FBH試塊)、斜射波用側(cè)孔試塊(SDH試塊)或刻槽試塊。一份完整的鍛件超聲工藝評(píng)定應(yīng)包含平底孔+側(cè)孔或平底孔+刻槽試塊的評(píng)定。文章以直射波平底孔為例，其余試塊可參考該思路進(jìn)行。

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

表3 超聲工藝評(píng)定內(nèi)容

3.2 磁粉工藝評(píng)定

對(duì)于磁粉檢測(cè)的方法評(píng)定是否正確，根據(jù)ASTM E709StandardGuideforMagneticParticleTesting標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，分縱向磁化線圈法和周向磁化中心導(dǎo)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(zhǎng)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(píng)定磁化

3.3 滲透工藝評(píng)定

滲透檢測(cè)方法需要符合ASTM E165StandardPracticeforLiquidPenetrantExaminationforGeneralIndustry標(biāo)準(zhǔn),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(cè)出鍍鉻鎳裂紋試片1.6 mm的靈敏度。滲透工藝評(píng)定相對(duì)于其他方法而言簡(jiǎn)單一些，用合格的耗材驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行驗(yàn)證。

關(guān)于試片需要注意，由于我國(guó)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(gòu)買回來(lái)的試片需要送到相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可使用。

4 無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定報(bào)告

無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定報(bào)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(jù)上述無(wú)損檢測(cè)工藝規(guī)程N(yùn)DTPS的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)具體產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)來(lái)驗(yàn)證工藝方法的正確性，并用產(chǎn)品加以驗(yàn)證，從而形成一份無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定報(bào)告。這一步是關(guān)鍵，也是核心內(nèi)容。

4.1 超聲工藝評(píng)定報(bào)告

根據(jù)表1所示的超聲工藝規(guī)程的工藝參數(shù)要求，選用3個(gè)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(jìn)行驗(yàn)證，核對(duì)同等聲程時(shí)兩者的分貝差是否為6 dB。如果滿足，則說(shuō)明此試塊符合要求，可以用于檢測(cè)。然后,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)證。產(chǎn)品的工藝卡、檢測(cè)記錄和檢測(cè)報(bào)告作為超聲工藝評(píng)定報(bào)告的支撐性文件附在后面。

表5為超聲工藝評(píng)定報(bào)告樣表。

表5 超聲工藝評(píng)定報(bào)告樣表

檢測(cè)結(jié)果:平底孔分貝差公式Δ=40log(?f1X2/?f2X1)(?f1,?f2分別表示1號(hào),2號(hào)缺陷的直徑;X1,X2分別表示1號(hào),2號(hào)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(shí)際值相符產(chǎn)品驗(yàn)證零件號(hào)D-397147RevB工藝卡編號(hào)UT-DS-D-397147RevB-A0檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)ASTMA388驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)API6APSL3材料AISI4130掃查速度≤6in.·s-1耦合劑20#機(jī)油表面狀態(tài)≤Ra6.3檢測(cè)區(qū)域100%檢測(cè)時(shí)機(jī)熱處理后表面補(bǔ)償實(shí)測(cè)重疊范圍15%設(shè)備EPOCH600探頭類型型號(hào)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(yàn)參數(shù)設(shè)置檢測(cè)范圍/mm聲程/mm參考校準(zhǔn)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(cè)示意

檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)檢測(cè)報(bào)告:UT-20161113001結(jié)論:本檢測(cè)工藝的編制依據(jù)符合ASTMA388技術(shù)要求,檢測(cè)方法符合ASTMA388要求,驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)符合API6APSL3級(jí)、PSL4級(jí)要求及API16A要求。本工藝具有實(shí)際可操作性,能夠滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)要求。A1增加主要變量與非主要變量的識(shí)別××××××YY-MM-DDA初版××××××YY-MM-DDRev.更改描述/標(biāo)記編制批準(zhǔn)日期文件更改記錄制定部門質(zhì)量部發(fā)行管制章受控

4.2 磁粉工藝評(píng)定報(bào)告

由于篇幅限制，文章僅展示對(duì)表4進(jìn)行驗(yàn)證的內(nèi)容，如表6所示。

表6 磁粉工藝評(píng)定報(bào)告——方法驗(yàn)證

4.3 滲透工藝評(píng)定報(bào)告

根據(jù)滲透工藝評(píng)定PTPS的要求，用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)里要求使用的靈敏度試片和產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證相應(yīng)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(píng)定報(bào)告的驗(yàn)證部分內(nèi)容。

表7 滲透工藝評(píng)定——靈敏度確認(rèn)

表8 滲透檢測(cè)示意

5 無(wú)損檢測(cè)工藝評(píng)定的再確認(rèn)(API Q1第九版條款5.7.1.5f)

5.1 無(wú)損檢測(cè)工藝

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

5.2 人員資質(zhì)

無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)保持其資格的有效性。

暫停資格：當(dāng)無(wú)損檢測(cè)人員在連續(xù)的6個(gè)月內(nèi)沒(méi)有從事相關(guān)工作；因重新考試或評(píng)定失敗，或出現(xiàn)一般性的質(zhì)量、EHS(安全、環(huán)境、健康)或誠(chéng)信等問(wèn)題而被認(rèn)定不能勝任此項(xiàng)工作時(shí)。

復(fù)職：證書到期或廢止后，可以根據(jù)ASNT SNT-TC-1A或ISO 9712標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行資格評(píng)定。恢復(fù)暫時(shí)中止的證書，應(yīng)由授權(quán)的無(wú)損檢測(cè)Ⅲ級(jí)人員批準(zhǔn)。

6 結(jié)語(yǔ)

描述了超聲、磁粉和滲透檢測(cè)等3種方法的工藝評(píng)定編制方法。將API Q1所需的無(wú)損檢測(cè)過(guò)程確認(rèn)與ASNT, ASME, ASTM, API方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了組合，通過(guò)試驗(yàn)證明了相關(guān)的無(wú)損檢測(cè)工藝參數(shù)是合適的、有效的, 填補(bǔ)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在案例方面的空白。

相關(guān)行業(yè)或其他行業(yè)可參考文章內(nèi)容進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的工藝評(píng)定，有效地控制過(guò)程變量，持續(xù)確保產(chǎn)品質(zhì)量和承壓設(shè)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(shí)驗(yàn)室管理工作

張秀梅，zhang_xiumei@douson.cn

10.11973/wsjc201712017