裴潤(rùn)有 ，劉保平

1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心，陜西西安 7100182

2.石油天然氣長(zhǎng)慶工程質(zhì)量監(jiān)督站，陜西西安 7100182

射線(xiàn)檢測(cè)是評(píng)判油氣田管道焊接質(zhì)量最重要的方法之一，一般采用SY/T4109-2013《石油天然氣鋼質(zhì)管道無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SY/T4109），但射線(xiàn)檢測(cè)人員培訓(xùn)取證一般采用標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.2-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第2部分：射線(xiàn)檢測(cè)》 （以下簡(jiǎn)稱(chēng)NB/T47013）。兩種標(biāo)準(zhǔn)相比，SY/T4109中的缺陷種類(lèi)分類(lèi)更多一些，而且各級(jí)別允許存在的缺陷尺寸也有較大不同，這給剛?cè)〉芒蚣?jí)射線(xiàn)檢測(cè)證和經(jīng)常使用NB/T47013檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ級(jí)人員從事油氣田管道射線(xiàn)底片評(píng)定帶來(lái)了一定的困擾，導(dǎo)致評(píng)片時(shí)間增加，有時(shí)甚至影響施工進(jìn)度。為此，本文通過(guò)對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各類(lèi)缺陷尺寸的評(píng)級(jí)進(jìn)行了比較分析，以使初入油氣田從事管道焊縫射線(xiàn)底片評(píng)定的Ⅱ、Ⅲ級(jí)人員能加深對(duì)兩標(biāo)準(zhǔn)差異性的理解。同時(shí)筆者通過(guò)多年來(lái)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)油氣田常用規(guī)格的管道焊縫射線(xiàn)底片各級(jí)別所允許的缺陷尺寸進(jìn)行了計(jì)算匯總，并用表格的形式列舉出來(lái)，以便于評(píng)片量大時(shí)或缺陷種類(lèi)繁多時(shí)直接查表評(píng)級(jí)。

1 兩標(biāo)準(zhǔn)中不同缺陷的評(píng)級(jí)比較分析

標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013將承壓設(shè)備管子及壓力管道熔化焊環(huán)向焊接接頭射線(xiàn)底片的缺陷分為裂紋、未熔合、未焊透、條形缺陷、圓形缺陷、根部?jī)?nèi)凹和根部咬邊等七類(lèi)[1]，而SY/T4109除以上七類(lèi)缺陷外，增加了燒穿缺陷的評(píng)定[2]。

1.1 評(píng)定級(jí)別相同的缺陷

1.1.1 裂紋

裂紋按延伸方向可分為縱向裂紋、橫向裂紋和輻射狀裂紋。按發(fā)生部位可分為焊接裂紋、熱影響區(qū)裂紋和熔合區(qū)裂紋，如果底片上出現(xiàn)裂紋，兩標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定評(píng)為Ⅳ級(jí)。

1.1.2 評(píng)定區(qū)多個(gè)圓形缺陷

對(duì)于圓形缺陷的評(píng)定區(qū)大小、缺陷點(diǎn)數(shù)換算、不計(jì)點(diǎn)數(shù)的缺陷尺寸，兩標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定是一致的。在圓形缺陷的質(zhì)量分級(jí)中，各級(jí)別允許的缺陷點(diǎn)數(shù)也是一致的。但對(duì)于壁厚5～10 mm的管道焊縫圓形缺陷的評(píng)定，NB/T47013要嚴(yán)于SY/T4109，例如對(duì)于D 219 mm×7 mm的管道焊縫底片，在圓形缺陷評(píng)定區(qū)出現(xiàn)D 2 mm×1 mm＋D 1 mm×3 mm的圓形缺陷時(shí)，兩標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定均換算為5點(diǎn)，用NB/T47013評(píng)定可為Ⅲ級(jí)，但用SY/T4109評(píng)定則為Ⅱ級(jí)，說(shuō)明管道壁厚在5～10 mm區(qū)間的焊縫圓形缺陷評(píng)定時(shí)，NB/T47013稍嚴(yán)一些。但對(duì)于壁厚2～5 mm和15～25 mm的管道焊縫，圓形缺陷的評(píng)級(jí)則完全一致。

1.2 SY/T4109缺陷評(píng)定嚴(yán)格于NB/T47013

對(duì)于圓形缺陷，SY/T4109規(guī)定直徑大于T/3（T為壁厚）時(shí)評(píng)為Ⅳ級(jí)，而NB/T47013規(guī)定直徑大于T/2時(shí)評(píng)為Ⅳ級(jí)，相比而言，SY/T4109要嚴(yán)格許多，例如對(duì)于φ219 mm×7 mm的管道焊縫底片中，若出現(xiàn)直徑為2.5 mm的圓形缺陷，則評(píng)定為Ⅳ級(jí)，但用NB/T47013評(píng)定同樣尺寸的缺陷，評(píng)定為Ⅱ級(jí)。這表明SY/T4109對(duì)于單個(gè)圓形缺陷尺寸非常嚴(yán)格，稍不留意就會(huì)出現(xiàn)返修片。

1.3 SY/T4109缺陷評(píng)定寬松于NB/T47013

1.3.1 條形缺陷

對(duì)于條形缺陷，SY/T 4109規(guī)定寬度不得超過(guò)2 mm，否則不管缺陷長(zhǎng)度多少一律評(píng)為Ⅳ級(jí)，NB/T 47013對(duì)于條形缺陷的寬度無(wú)要求。

對(duì)于單個(gè)條形缺陷長(zhǎng)度和缺陷總長(zhǎng)，SY/T4109規(guī)定以外徑89 mm為界，小于等于89 mm的管道稱(chēng)為小徑管，它與外徑大于89 mm的管道對(duì)于條形缺陷評(píng)定是有區(qū)別的。SY/T4109對(duì)其質(zhì)量分級(jí)見(jiàn)表1，其中L指管道焊縫周長(zhǎng)（下同）。

而NB/T 47013對(duì)于單個(gè)條形缺陷最大長(zhǎng)度與一組中條形缺陷累計(jì)最大長(zhǎng)度的限制要嚴(yán)于SY/T 4109。NB/T 47013對(duì)于條形缺陷的分級(jí)見(jiàn)表2，其中l(wèi)是指該組條形缺陷中最長(zhǎng)缺陷本身的長(zhǎng)度。

表1 SY/T4109對(duì)條形缺陷的質(zhì)量分級(jí)

表2 NB/T47013對(duì)條形缺陷的質(zhì)量分級(jí)

如圖1所示對(duì)于D 89 mm×5 mm管道的焊縫，若出現(xiàn)兩條間距為10 mm的條形缺陷（l1和l2），按照SY/T4109可評(píng)定為Ⅱ級(jí)；但若用NB/T47013進(jìn)行評(píng)級(jí)，則為Ⅳ級(jí)。

圖1 小徑管條狀?yuàn)A渣缺陷示例

1.3.2 未熔合

SY/T4109將底片中的未熔合分為兩類(lèi)，分別為夾層未熔合[3]和根部未熔合，且Ⅱ、Ⅲ級(jí)焊縫中是允許存在的，夾層未熔合評(píng)定如表3所示，根部未熔合的評(píng)定如表4所示。而無(wú)論何種未熔合，NB/T 47013是不允許存在的，一旦出現(xiàn)即為Ⅳ級(jí)。

1.3.2.1 小徑管夾層未熔合單個(gè)長(zhǎng)度與累計(jì)長(zhǎng)度的限值討論

如油田最常用的D 48 mm×5 mm的注水管道，根據(jù)表3所規(guī)定的單個(gè)夾層未熔合Ⅱ級(jí)允許長(zhǎng)度≤8 mm，而累計(jì)總長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：≤5%L，且不應(yīng)超過(guò)12 mm；Ⅲ級(jí)允許單個(gè)長(zhǎng)度≤13 mm，而累計(jì)總長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：≤8%L，且不應(yīng)超過(guò)20 mm。

表3 夾層未熔合的質(zhì)量分級(jí)

表4 根部未熔合的質(zhì)量分級(jí)

如對(duì)D 48 mm×5 mm的注水管道射線(xiàn)底片，對(duì)于Ⅱ級(jí)：?jiǎn)蝹€(gè)長(zhǎng)度≤8 mm，累計(jì)總長(zhǎng)度≤5%L，且不應(yīng)超過(guò)12 mm，則：5% ×48π＝7.5 mm （小數(shù)點(diǎn)后保留1位）；對(duì)于Ⅲ級(jí)：?jiǎn)蝹€(gè)長(zhǎng)度≤13 mm，累計(jì)總長(zhǎng)度≤8%L，且不應(yīng)超過(guò)20 mm，則：8%×48π＝12.1 mm（小數(shù)點(diǎn)后保留1位）。

顯然Ⅱ、Ⅲ級(jí)焊縫中允許的夾層未熔合其單個(gè)長(zhǎng)度值大于累計(jì)總長(zhǎng)度值，在實(shí)際上是矛盾的。為滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單個(gè)長(zhǎng)度與累計(jì)總長(zhǎng)度的要求，應(yīng)以累計(jì)總長(zhǎng)度為允許值來(lái)確定單個(gè)夾層未熔合的長(zhǎng)度，這樣才能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

同理，對(duì)于氣田常用的注醇D27 mm×4/5 mm的管道也是屬于這種情況，在此不再贅述。

1.3.2.2 小徑管根部未熔合、根部未焊透及錯(cuò)邊未焊透的限值討論

SY/T4109將根部未熔合、根部未焊透及錯(cuò)邊引起的未焊透Ⅱ、Ⅲ級(jí)焊縫允許的缺陷尺寸歸為同一允許值，如表4所示，現(xiàn)以φ27 mm×5 mm的注醇管道為例來(lái)說(shuō)明。

Ⅱ級(jí)允許單個(gè)長(zhǎng)度≤5 mm，累計(jì)總長(zhǎng)度≤5%L，但最大不應(yīng)超過(guò)10 mm，那么5%×27π＝4.2 mm（小數(shù)點(diǎn)后保留1位）；Ⅲ級(jí)允許單個(gè)長(zhǎng)度≤7.5 mm，累計(jì)總長(zhǎng)度≤8%L，但最大不應(yīng)超過(guò)15 mm，即：8%×27π＝6.8 mm（小數(shù)點(diǎn)后保留1位）。

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，通過(guò)計(jì)算得知允許單個(gè)長(zhǎng)度值大于累計(jì)總長(zhǎng)度值，為了滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單個(gè)長(zhǎng)度和累計(jì)長(zhǎng)度的要求，應(yīng)以最小值為二者的允許值。

1.3.3 未焊透

未焊透就是指接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，中間未焊透指雙面焊時(shí)接頭根部出現(xiàn)的未焊透；對(duì)于單面焊，未焊透指在無(wú)錯(cuò)邊的情況下，母材金屬之間沒(méi)有熔化，焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入焊接接頭的根部而造成的缺陷，錯(cuò)邊未焊透是指由錯(cuò)邊引起的焊縫單邊未焊透。實(shí)際上油氣田管道不存在中間未焊透，只有根部未焊透和錯(cuò)邊未焊透兩種。SY/T4109對(duì)于根部未焊透和錯(cuò)邊未焊透的評(píng)定與根部未熔合的質(zhì)量分級(jí)完全相同，見(jiàn)表4。

NB/T47013對(duì)于未焊透的評(píng)級(jí)有未焊透的最大深度、單個(gè)未焊透長(zhǎng)度與未焊透總長(zhǎng)3項(xiàng)指標(biāo)來(lái)控制，實(shí)際上未焊透最大深度在油氣田管道中很難測(cè)量，而一般以單個(gè)長(zhǎng)度與累計(jì)長(zhǎng)度來(lái)控制。

1.3.4 內(nèi)凹和內(nèi)咬邊

1.3.4.1 內(nèi)凹

內(nèi)凹一般是根焊時(shí)，溶池在冷卻過(guò)程中鋼水下塌形成焊縫邊緣良好熔合，其焊縫表面中部比壁厚稍低的凹陷，因多出現(xiàn)在仰焊位置（有時(shí)也出現(xiàn)在立焊位置）的內(nèi)表面。NB/T47013對(duì)于內(nèi)凹與內(nèi)咬邊的評(píng)級(jí)與未焊透相似，仍然以最大深度與壁厚的比值、最大深度值與累計(jì)長(zhǎng)度3項(xiàng)來(lái)控制；缺陷深度用溝槽對(duì)比試塊來(lái)進(jìn)行黑度比較進(jìn)行估判，而在油氣田管道焊縫射線(xiàn)檢測(cè)中，由于焊縫余高并非均勻一致，實(shí)際上無(wú)法使用溝槽對(duì)比試塊，所以SY/T4109標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于內(nèi)凹深度由評(píng)片人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，對(duì)于底片上內(nèi)凹處黑度不大于母材處黑度的不管長(zhǎng)度多少一律按Ⅱ級(jí)評(píng)定，內(nèi)凹影像黑度大于母材黑度的分級(jí)如表5所示。

表5 內(nèi)凹的質(zhì)量分級(jí)

1.3.4.2 內(nèi)咬邊

咬邊是在焊趾或焊根母材處燒熔形成的凹陷或溝槽，它是手工焊接常見(jiàn)的表面缺陷。處于管道內(nèi)表面的稱(chēng)為內(nèi)咬邊，處于外表面的稱(chēng)外咬邊，外咬邊屬于外觀缺陷檢查的范疇，可在外觀目視檢查中直接測(cè)量，也有相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；內(nèi)咬邊由于在管道內(nèi)部無(wú)法目視檢查，只好借助底片上的內(nèi)咬邊尺寸來(lái)估判。NB/T47013對(duì)于內(nèi)咬邊和內(nèi)凹所規(guī)定的完全一致，而SY/T4109對(duì)于內(nèi)咬邊的質(zhì)量分級(jí)見(jiàn)表6所示。

表6 內(nèi)咬邊的質(zhì)量分級(jí)

1.4 SY/T4109中的關(guān)于燒穿的評(píng)級(jí)規(guī)定

NB/T47013未提及燒穿這種缺陷，實(shí)際上油氣田管道中燒穿是一種比較常見(jiàn)的焊接缺陷。燒穿是指部分根焊道被熔穿，熔池鋼水有的未補(bǔ)充上就凝固了，形成不規(guī)則的黑色洞穴；有的鋼水補(bǔ)充了一些，但仍有痕跡。SY/T4109對(duì)于燒穿的影像黑度小于母材黑度時(shí)，長(zhǎng)度不計(jì)，應(yīng)評(píng)為Ⅱ級(jí)。大于母材黑度時(shí)燒穿的質(zhì)量分級(jí)規(guī)定如表7所示。

1.5 兩標(biāo)準(zhǔn)的綜合評(píng)級(jí)

NB/T47013規(guī)定的綜合評(píng)級(jí)是在條形缺陷評(píng)定區(qū)內(nèi)存在多種缺陷時(shí)，應(yīng)分別評(píng)定條形缺陷評(píng)定區(qū)內(nèi)各類(lèi)缺陷的質(zhì)量級(jí)別，取質(zhì)量級(jí)別最低的級(jí)別作為綜合評(píng)定的級(jí)別，當(dāng)各類(lèi)缺陷的級(jí)別相同時(shí)，則降低一級(jí)作為綜合評(píng)級(jí)的級(jí)別。而SY/T4109的綜合評(píng)級(jí)是在300 mm的焊縫長(zhǎng)度中，Ⅱ級(jí)對(duì)接接頭內(nèi)條形缺陷、未熔合及未焊透的累計(jì)長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)35 mm，Ⅲ級(jí)對(duì)接接頭內(nèi)條形缺陷、未熔合及未焊透的累計(jì)長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)50 mm。

表7 燒穿的質(zhì)量分級(jí)

1.5.1 兩標(biāo)準(zhǔn)綜合評(píng)定比較

NB/T 47013以定性為主，并未對(duì)缺陷長(zhǎng)度有過(guò)多要求，如在條形缺陷評(píng)定區(qū)內(nèi)有未熔合缺陷時(shí)即為Ⅳ級(jí)；而SY/T 4109是以定量為主，如存在條形缺陷、未熔合及未焊透時(shí)以累計(jì)長(zhǎng)度的值進(jìn)行評(píng)級(jí)。

1.5.2 關(guān)于小徑管

NB/T47013的綜合評(píng)級(jí)未涉及管徑大小，是以條形缺陷評(píng)定區(qū)的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行。而 SY/T4109規(guī)定綜合評(píng)定區(qū)長(zhǎng)度300 mm，顯然將外徑≤89 mm的小徑管排除在外，即綜合評(píng)級(jí)只針對(duì)管徑較大的進(jìn)行，小徑管沒(méi)有綜合評(píng)定的說(shuō)法。

2 油氣田管道焊縫射線(xiàn)底片速查表

為了使射線(xiàn)底片評(píng)定人員盡快依據(jù)SY/T4109標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，筆者根據(jù)油氣田常見(jiàn)規(guī)格管道對(duì)各級(jí)別所允許的缺陷尺寸進(jìn)行了計(jì)算，以供初步進(jìn)入油氣田射線(xiàn)檢測(cè)底片評(píng)定人員參考使用，如遇缺陷較多時(shí)，可直接查表得出級(jí)別。

2.1 油田管道

無(wú)論是采油、注水管道還是站內(nèi)工藝管道，大多以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的形式應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，最常見(jiàn)的有以下規(guī)格，D 48 mm ×5 mm、D 60 mm×3.5/5 mm、D76 mm×4.5 mm、D89 mm×4.5 mm、D114 mm×4.5/11mm、D133 mm×5mm、D140mm×5/10mm的采油或注水管道，D159 mm×6 mm、D168 mm×6 mm、D 219 mm×6 mm的供水管道等，這些管道焊縫射線(xiàn)底片評(píng)定如表8所示，其中Ⅰ級(jí)焊縫除圓形缺陷外，其余缺陷均不允許存在，且壁厚5 mm以下圓形缺陷允許點(diǎn)數(shù)1點(diǎn)、壁厚大于5～15 mm的圓形缺陷允許點(diǎn)數(shù)2點(diǎn)，圓形缺陷長(zhǎng)徑大于T/3、條形缺陷寬度大于2 mm和各規(guī)格管道射線(xiàn)底片大于Ⅲ級(jí)所允許的尺寸一律評(píng)為Ⅳ級(jí)。

為此，建議對(duì)初入油氣田管道焊縫射線(xiàn)底片評(píng)定的檢測(cè)人員以及對(duì)射線(xiàn)底片準(zhǔn)確性進(jìn)行監(jiān)督檢查的建設(shè)、監(jiān)理和工程質(zhì)量監(jiān)督人員，多看標(biāo)準(zhǔn)條款，結(jié)合現(xiàn)已出版的各類(lèi)缺陷圖譜，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)反復(fù)評(píng)定。

表8 油田管道焊縫射線(xiàn)底片評(píng)定速查表

2.2 氣田管道

由于氣田管道普遍壓力高，壁厚較大，常見(jiàn)的管道規(guī)格及焊縫射線(xiàn)底片評(píng)定如表9所示。同樣Ⅰ級(jí)焊縫除圓形缺陷外，其余缺陷均不允許存在，且壁厚5 mm以下圓形缺陷允許點(diǎn)數(shù)1點(diǎn)、壁厚大于5～15 mm的圓形缺陷允許點(diǎn)數(shù)2點(diǎn)，圓形缺陷長(zhǎng)徑大于T/3、條形缺陷寬度大于2 mm和各規(guī)格管道射線(xiàn)底片大于Ⅲ級(jí)所允許的尺寸一律評(píng)為Ⅳ級(jí)。

3 結(jié)束語(yǔ)

油氣田管道焊縫射線(xiàn)底片評(píng)定采用中石油獨(dú)自制定的標(biāo)準(zhǔn)SY/T4109，它與其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)甚至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類(lèi)缺陷質(zhì)量級(jí)別的評(píng)定存在較大差異。為此，建議對(duì)初入油氣田管道焊縫射線(xiàn)底片評(píng)定的檢測(cè)人員以及負(fù)責(zé)對(duì)射線(xiàn)底片準(zhǔn)確性進(jìn)行監(jiān)督檢查的建設(shè)、監(jiān)理和工程質(zhì)量監(jiān)督人員，多看標(biāo)準(zhǔn)條款，結(jié)合現(xiàn)已出版的各類(lèi)缺陷圖譜，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)反復(fù)評(píng)定。

如遇底片量多、時(shí)間緊，又對(duì)SY/T4109標(biāo)準(zhǔn)掌握不熟練的情況下，可直接查表進(jìn)行評(píng)定，表8和表9中的數(shù)據(jù)是筆者對(duì)油氣田常用規(guī)格的管道焊縫出現(xiàn)圓形缺陷、條形缺陷、根部未熔合、未焊透、夾層未熔合、內(nèi)凹、內(nèi)咬邊和燒穿等各類(lèi)缺陷時(shí)經(jīng)過(guò)計(jì)算得出的，但此表只是列舉了油氣田常用規(guī)格的管道，并沒(méi)有囊括所有規(guī)格的管道，如遇到特殊規(guī)格的管道焊縫射線(xiàn)底片，還要按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通過(guò)計(jì)算來(lái)進(jìn)行評(píng)定。

表9 氣田管道焊縫射線(xiàn)底片評(píng)定速查表

[1]JB/T47013.2-2005，承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)[S].

[2]SY/T4109-2013，石油天然氣鋼質(zhì)管道無(wú)損檢測(cè)[S].

[3]劉保平.SY/T4109新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)射線(xiàn)檢測(cè)缺陷評(píng)定的比較 [J].無(wú)損檢測(cè)，2015，37（4）：76-82.

[4]裴潤(rùn)有，劉保平，魏增安.油氣田建設(shè)工程焊接質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2014.