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中华人民共和国国家标准
石油天然气管道工程全自动超声波检测技术规范
Mechanized ultrasonic testing technology specification for oil & gas construction pipeline project
GB/T 50818-2013
主编部门：中国石油天然气集团公司
批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期：2 0 1 3 年 5 月 1 日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1581号
住房城乡建设部关于发布国家标准《石油天然气管道工程全自动超声波检测技术规范》的公告
现批准《石油天然气管道工程全自动超声波检测技术规范》为国家标准，编号为GB/T 50818-2013，自2013年5月1日起实施。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2012年12月25日
前 言
本规范是根据原建设部《关于印发<2006年工程建设标准规范制订、修订计划（第二批）>的通知》（建标函[2006]136号）的要求，由中国石油天然气管道局会同有关单位编制而成。
本规范共分8章2个附录，主要内容包括：总则，术语，基本规定，检测系统选择，检测系统调试，现场检测，质量评定，检测报告等。
本规范由住房城乡建设部负责管理，由石油工程建设专业标准化技术委员会负责日常管理，由中国石油天然气管道局负责具体技术内容的解释。在执行过程中，请各单位结合工程实践，总结经验，积累资料，如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议反馈给中国石油天然气管道局（地址：河北省廊坊市广阳道87号，邮政编码：065000），以供今后修订时参考。
本规范主编单位：中国石油天然气管道局
中国石油天然气股份有限公司规划总院
本规范参编单位：中国石油天然气管道局第二工程分公司
徐州东方工程检测有限责任公司
本规范主要起草人员：徐进 曹健 庆红若 李松柏 古贞 熊二剑 田国良 龚剑 王涛 常兰川
本规范主要审查人员：杜则裕 续理 郑玉刚 霍祥华 王正卿 周勇 韩相勇 王庆松 李文涛 鹿峰华 李健
1 总 则
1．0．1 为了确保石油天然气钢质管道环向对接接头工程全自动超声波检测质量，统一检测技术要求，制定本规范。
1．0．2 本规范适用于低碳钢或低合金钢、6mm～50mm管道壁厚、大于100mm公称直径、环向对接接头的石油天然气管道工程的全自动超声波现场检测与质量评定。
1．0．3 石油天然气管道工程全自动超声波现场检测与质量评定除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术 语
2．0．1 衍射时差法（TOFD） time of flight diffraction
是采用一发一收的探头工作模式，利用缺欠端点的衍射波信号探测和测定缺欠尺寸的一种超声检测方法。
2．0．2 对比试块 calibration block
依据被检焊接接头坡口参数制作的，用于调整系统基准灵敏度、校验系统性能的试块。
2．0．3 直通波 lateral wave
TOFD技术中特有的一种波型，在材料表面下以最短路径传播的纵波信号。
2．0．4 底面反射波 back wall echo
TOFD技术中从材料底面反射的纵波信号。
2．0．5 缺欠 imperfection
在焊接接头中因焊接产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象。
2．0．6 缺陷 defect
超过规定限制的缺欠。
2．0．7 表面未熔合 incomplete fusion（IF）
指熔焊金属与母材之间未能完全熔化结合且延续到表面的缺欠。
3 基本规定
3．0．1 现场全自动超声波检测程序应为：标注参考线、焊缝外观检查、扫查轨道安装、检测系统设置和调试、焊缝扫查、系统校验、检测结果评定。
3．0．2 检测人员应取得相应等级的超声波无损检测资格证书，还应接受设备性能、调试及评定等培训，并应经理论和实际考试合格，方可从事检测工作。从事全自动超声波检测评判的人员不应有色盲。
3．0．3 检测比例应符合设计文件和相关标准的规定。
3．0．4 采用的检测系统应具备多通道、分区扫查功能，可以配备聚焦和非聚焦探头、并具备A扫描、B扫描及衍射时差法（TOFD）扫描和成像功能。
3．0．5 对比试块的设计及制作应符合现行行业标准《石油天然气钢质管道对接环焊缝全自动超声波检测试块》SY/T 4112的有关规定。
3．0．6 检测单位应编制无损检测工艺规程，并应按工艺规程检测。无损检测工艺规程应包括通用工艺规程和工艺卡，并应符合下列要求：
1 无损检测通用工艺规程应由无损检测高级（Ⅲ级）人员根据相关法规、产品标准、有关的技术文件和本标准的要求编制，应由无损检测责任工程师审核，所在单位总工程师批准。无损检测通用工艺规程修订、更改时也应履行上述程序。
2 无损检测工艺卡应由无损检测中级（Ⅱ级）及以上人员根据无损检测通用工艺规程、产品标准、有关技术文件和本规范的要求编制，应由无损检测责任工程师审核。无损检测工艺卡修订、更改时也应履行上述程序。
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4 检测系统选择
4．1 超声设备选择
4．1．1 超声设备应包括超声系统和记录系统。
4．1．2 超声系统的选择应符合下列规定：
1 应能提供足够数量的检测通道，应具备声聚焦和分区扫查功能，可添加B扫描、TOFD扫查功能，并应保证在管道环向扫查一周即可对整个焊接接头厚度方向的分区进行全面检测。
2 仪器的线性校准周期不应超过一年，在设备的线性发生改变时应重新校准。垂直线性误差应小于或等于满屏高的5％，水平线性误差应小于或等于满刻度的1％，闸门的位置和宽度及信号电平应连续可调。闸门内的信号电平应不低于满幅度的20％。
4．1．3 记录系统应符合下列要求：
1 应采用编码器记录焊接接头环向扫查的位置，并应配置校正系统。记录系统应清楚地指示出缺欠相对于扫查起始点的位置，允许误差为±10mm。
2 应包括A扫描、B扫描及TOFD图像显示方式，也可添加其他显示方式。焊接接头的检测结果应显示在扫查记录上，并应在记录上有声耦合显示。
3 采用TOFD技术时，记录系统应能作256级灰度显示并应能记录全射频波型。
4．2 探头选择
4．2．1 探头的选择应符合下列要求：
1 探头的制造厂家应提供探头类型、声束入射角或折射角、楔块声速、频率及晶片尺寸等参数。
2 探头类型、声束入射角或折射角、频率及晶片尺寸等参数的选择应符合所检测焊接接头的母材厚度、坡口型式等要求。
4．2．2 探头楔块表面形状应与管道表面曲率相匹配。
4．3 耦合剂选择
4．3．1 耦合剂应具有良好的透声性和适宜的流动性，对材料无腐蚀，符合健康环保要求，并应便于清理。
4．3．2 耦合剂宜采用水，在0℃以下可采用乙醇水溶液或类似介质。
4．3．3 调节仪器和实施检测应采用同一种耦合剂。
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5 检测系统调试
5．1 系统设置
5．1．1 检测系统设置前，应将焊接接头沿厚度方向进行分区，并应测定被检测管材的声速。声速测定方法应符合附录A的规定。
5．1．2 每个分区应配备一对或两对接触式聚焦探头，并应配备接触式非聚焦探头。
5．1．3 探头阵列的设计应按被检测焊接接头坡口参数确定。
5．1．4 探头位置的确定应符合下列要求：
1 应在对比试块的模拟焊缝中心线两侧，并根据反射体的位置，将探头排布在轨道上的扫查器中。
2 应移动扫查器，分别调整探头的位置，使每个探头对应的反射体信号均达到峰值。
3 应在对比试块上完好部位调节TOFD发射探头和接收探头的位置，使其声束轴线交点位于2/3壁厚处。
5．1．5 基准灵敏度应符合下列规定：
1 将每个探头的峰值信号调整到满屏高度的80％。
2 在对比试块上将TOFD通道的直通波调整到满屏高的40％～90％。
5．1．6 闸门及扫查灵敏度设置应符合下列规定：
1 熔合区闸门应采用熔合区的反射体设置，闸门的起点应在坡口熔合线前至少3mm，闸门终点应超过焊接接头中心线至少1mm。
2 当管子壁厚大于或等于12mm时，体积通道的灵敏度应在填充区（包括盖面区和热焊区）的焊接接头中心线上设置附加反射体调节，并应设置闸门。闸门的起点应在探头侧坡口熔合线前至少3mm，闸门终点至少应覆盖探头对面坡口熔合线。扫查灵敏度应在附加反射体基准灵敏度的基础上提高8dB～14dB，但不得影响准确评定。
3 当管子壁厚小于12mm时，体积通道灵敏度的调节和闸门设置可采用熔合区的反射体。闸门起点应在探头侧坡口熔合线前至少3mm，闸门终点应覆盖探头对面坡口熔合线。填充区扫查灵敏度应在熔合区基准灵敏度的基础上提高8dB～14dB，但不得影响准确评定。
4 根焊区闸门设置应用根焊区反射体，闸门起点应在坡口前至少3mm，闸门终点应覆盖根焊区。扫查灵敏度应在根焊区反射体回波信号80％满屏高的基础上提高4dB～14dB，但不得影响准确评定。
5 TOFD闸门应在对比试块上完好部位设置。闸门起点应设在直通波前，闸门终点应滞后底面反射波，闸门长度应大于被检工件的壁厚。检测需要时，闸门长度可包括底面反射波波型转换信号。
5．1．7 时间闸门电平应设置为满屏高度的20％，评定闸门电平应设置满屏高度的40％。
5．1．8 输出信号应以A扫描、B扫描及TOFD等方式显示，且应能对称显示焊缝中心线两边的情况。设置的扫查记录长度应覆盖整个接头长度，并应有一定的重叠。
5．1．9 扫查速度应按下式计算：
Vc≤Wc·PRF/3 （5．1．9）
式中：Vc——扫查速度（mm/s）；
Wc——用半波高度法测量时探头在检测有效距离处的最窄声束宽度（mm）；
PRF——探头的有效脉冲重复频率（Hz）。
5．2 动态调试
5．2．1 系统参数选定后，应在对比试块上进行总体扫查，扫查速度应符合本规范第5．1．9条的规定。
5．2．2 系统调试应符合下列规定：
1 每个反射体的峰值信号应达到满屏高的80％。TOFD的直通波幅度应为满屏高的40％～90％。调试过程中对比试块上主反射体波幅达到满屏高度的80％时，其两侧临近反射体的显示波幅应比主反射体显示波幅低6dB～24dB。
2 在对比试块上进行总体扫查，当对扫查表面擦干（无耦合剂）的试件进行检测时，耦合监视通道应产生耦合不良显示；当对耦合良好的试件进行检测时，耦合监视通道不应有耦合不良显示。
3 记录反射体间的编码位置相对于实际圆周位置的允许误差应为±2mm。
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6 现场检测
6．1 表面条件
6．1．1 探头移动区的宽度应按检测设备、坡口型式及被检焊接接头的厚度等确定，探头移动区的范围宜为焊接接头两侧各大于或等于150mm区域。
6．1．2 探头移动区内的管子，其制管焊接接头内外表面应采用机械方法打磨至与母材齐平，打磨后余高应为0～0．5mm，且应与母材圆滑过渡。
6．1．3 探头移动区内不得有防腐涂层、飞溅、锈蚀、油垢及其他外部杂质。
6．2 检测标识和参考线
6．2．1 每道被检测焊接接头应有检测标识，在平焊位置应有起始标记和扫查方向标记。起始标记宜用“0”表示，扫查方向标记宜用箭头表示，并宜沿介质流动方向顺时针画定，所有标记应对扫查结果无影响。
6．2．2 在焊接之前，应在管端表面标注一条平行于管端的参考线，参考线与坡口中心线的距离不宜小于40mm，参考线位置误差应为±0．5mm。
6．3 扫查灵敏度
6．3．1 熔合区的扫查应在基准灵敏度下进行。
6．3．2 体积通道的扫查灵敏度应符合本规范第5．1．6条的规定。
6．3．3 TOFD通道的扫查灵敏度不应低于基准灵敏度。
6．4 系统性能校验
6．4．1 灵敏度的校验应符合下列规定：
1 在每班检测前、检测工作结束后和检测过程中每隔2h或扫查完10道焊接接头之后（以时间短者为准），应利用对比试块进行校验，每个主反射体的波幅应为满屏高度的70％～99％，其两侧临近反射体的显示波幅应比主反射体显示波幅低6dB～24dB；若主反射体的信号低于满屏高度的70％，应对其检查的焊接接头重新检测；若主反射体的信号高于满屏高度的99％，应对其检测结果重新评定；
2 对于体积通道，应以峰值信号达到满屏高的100％为合格，否则应重新检测；
3 检测过程中，应以TOFD的直通波幅度达到满屏高的40％～90％为合格，否则应重新检测。
6．4．2 圆周位置精度应在开工之前及每隔一个月校验一次，扫查器上编码器的零点与被检对接接头零点位置应重合，扫查至1/4、1/2和3/4圆周位置时，焊接接头扫查图上显示的编码位置应与被检对接接头上的位置相对应，其误差允许为±10mm，否则应重新校验编码器。
6．5 焊接接头扫查
6．5．1 系统校验合格后应采用与动态调试相同的速度对焊接接头进行扫查。
6．5．2 在扫查过程中，记录系统的耦合监视通道显示的耦合不良区域超过缺欠的最小允许长度时，应对耦合不良区域进行处理后重新检测。
6．5．3 在扫查过程中，对比试块的温度与被检管体的温差超过10℃时，应对系统重新调试，并对温差超出的焊接接头重新检测。
6．6 返修焊接接头检测
6．6．1 焊接接头返修部位的坡口型式未发生变化，应按本规范进行检测。
6．6．2 若焊接接头返修部位的坡口型式发生变化，可采用其他方法检测。
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7 质量评定
7．1 显示确认
7．1．1 超过时间闸门的信号均应进行显示确认。
7．1．2 由缺欠引起的显示应确认为相关显示。由错边引起焊接接头余高的变化、根焊和盖面焊以及坡口形状的变化等引起的显示应确认为非相关显示。
7．2 缺欠评定
7．2．1 超过评定闸门的信号均应进行评定。低于评定闸门的信号，当判定为危害性缺欠时也应进行评定。
7．2．2 符合下列条件之一的缺欠应评定为缺陷：
1 判定为裂纹的相关显示；
2 周向位置相同的多个相关显示，其自身高度之和大于壁厚的1/2。
7．2．3 符合下列条件之一的表面非裂纹线型缺欠，应评定为缺陷：
1 当分区高度小于或等于2．5mm时，缺欠自身高度大于2．5mm；当分区高度大于2．5mm时，缺欠自身高度大于分区高度；
2 在任何连续300mm的焊接接头长度中，其累计长度超过25mm；
3 外表面未熔合；
4 表面非裂纹线型缺欠的累计长度超过焊缝长度的8％。
7．2．4 符合下列条件之一的焊接接头内部线型缺欠，应评定为缺陷：
1 当分区高度小于或等于2．5mm时，缺欠自身高度大于2．5mm；当分区高度大于2．5mm时，缺欠自身高度大于分区高度；
2 单个缺欠长度超过25mm或在任何连续300mm的焊接接头长度中，缺欠显示的累计长度超过50mm；
3 内部线型缺欠的累计长度超过焊缝长度的8％。
7．2．5 符合下列条件之一的体积型缺欠，应评定为缺陷：
1 单个体积型相关显示的最大尺寸大于6mm或超过较薄侧母材厚度的1/3；
2 密集体积型相关显示区的最大尺寸大于13mm；
3 单个根部体积型开口相关显示的最大尺寸大于6mm，在任何连续300mm的焊接接头长度中，其累计长度大于13mm。
7．2．6 缺欠的累计长度符合下列条件之一时，应评定为缺陷：
1 在任何连续300mm的焊接接头长度中，相关显示的累计长度超过50mm；
2 相关显示的累计长度超过焊缝长度的8％。
8 检测报告
8．0．1 报告内容至少应包括：工程名称、焊接接头编号、坡口型式、材质、管径、壁厚、检测标准、检测参数、检测内容、检测人（级别）、审核人（级别）、检验日期、评定结果等。检测报告格式宜符合附录B的规定。
8．0．2 扫查记录和检测报告应由相应责任人员签字确认。
8．0．3 检测单位应保存扫查记录和检测报告，保存期不应少于7年。
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附录A 钢管中声速测定
A．1 设 备
A．1．1 横波声速测定宜选用下列仪器设备：
1 螺旋测微器或游标卡尺；
2 横波直探头（5MHz，直径6mm～10mm）；
3 耦合液体（蜂蜜等非牛顿粘性液体）；
4 数字或模拟示波器和超声脉冲发射/接收系统，也可选用全自动超声波检测仪系统。系统的接收放大器不应低于－6dB，频带宽度应为1MHz～10MHz，显示分辨率不应低于10ns。
A．2 试样制备
A．2．1 试样应在被检测的钢管上截取，得到的结果应只用于检测材质、管径、壁厚和制造厂家等项内容都与试样相同的管道。
A．2．2 加工的试样应能满足多个方向上声速的测量需要。至少应加工两对平行的平面作为测量面，一对应是径向平面（垂直被检管道的外表面），另外一对应与外表面的垂直方向成20°角。如需更多的数据点，可加工具有其他角度的更多对平行平面。试样的最小截取尺寸应为50mm×50mm，声速试样加工尺寸应按图A．2．2确定。
图A．2．2 声速试样
1—与直径平行的端面；2—径向槽，长10mm～30mm；3—20°角槽，长10mm～30mm；
4—20°角平面槽，长10mm～30mm；5—管壁厚度；6—槽长10mm～30mm；7—最小宽度10mm
A．2．3 加工后试样的表面粗糙度应达到20μm以上。试样的测试面最小宽度应达到20mm，两个平行平面之间的距离不应小于10mm。
A．3 检测程序
A．3．1 试样上经过加工的平行平面之间的距离应用螺旋测微器或游标卡尺测定。每个检测面最少应有3个读数，并应取平均值。
A．3．2 设备连接应按图A．3．2-1所示联接好脉冲发射/接收仪、横波直探头和示波器，并应用蜂蜜或其他非牛顿粘性耦合剂将探头耦合到对比试块上。应在探头上施加足够的压力得到清楚的一次底波和二次底波。调节示波器读取并记录两次底波信号中较快信号之间的时间间隔（每个检测面最少要有3个读数）。时间间隔测定应按图A．3．2-2进行。
图A．3．2-1 设备联接示意
1—数字示波器；2—脉冲发射接收器；3—被测试样；4—横波直探头；
5—触发输入；6—射频输入；7—触发输出；8—射频输出
图A．3．2-2 时间间隔测定
A．3．3 除应在两对加工的平面上进行测量（轴向声速合成一个角度的声速）外，还应从外表面测量得到第三个读数，并得到径向声速。应用螺旋测微器或卡尺在探头与试样表面接触点处测定试样的厚度。不同方向的声速测量布置应按图A．3．3进行。
图A．3．3 不同方向的声速测量布置
1—测量轴向声速时探头位置；2—测量径向声速时探头位置；3—测量具有某种角度的声速时探头位置
A．3．4 声速应按下式进行计算：
V＝2d/t （A．3．4）
式中：V——声速（m/s）；
d——试样的厚度（测量所得，m）；
t——时间间隔（用脉冲回波法测量所得，s）。
A．4 允许误差
A．4．1 试样厚度测量应精确到±0．1mm，时间测量应精确到25ns。
A．5 记录和绘制曲线
A．5．1 应将声速的数值绘成二维极坐标曲线，可用曲线估测直接测定方向以外方向的声速。在极端的测试条件下，测量读数时应记录温度。
附录B 检测报告格式
B．0．1 检测报告应符合表B．0．1-1～表B．0．1-2的要求。
表B．0．1-1 全自动超声波检测报告
表B．0．1-2 全自动超声波检测报告（附 页）
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：
1）表示很严格，非这样做不可的：
正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；
2）表示严格，在正常情况下均应这样做的：
正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；
3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：
正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；
4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《石油天然气钢质管道对接环焊缝全自动超声波检测试块》SY/T 4112