ASME_锅炉压力容器规范案例

ASME 锅炉压力容器规范案例

批准日期：2005 年10 月27 日

ASME 锅炉压力容器标准委员会使标准案例在2005 年3 月11 日生效。这意味着列入附录的和有关联的所有标准案例都是有效的，除非ASME 锅炉压力容器标准委员会将其废除。

案例2235-8使用第I 卷和第VIII 卷第1 部分和第2 部分超声波替代射线检测

问：在什么条件下可以用超声波检测替代射线，并且射线是在按照第I 卷PW-11 章；第VIII 卷，第1 部分，UW-11A （a）章；和第VIII 卷，第2 部分，表AF-241.1 的要求？

答：委员会建议材料壁厚大于或等于13mm 的锅炉和压力容器焊缝都可以用超声波（UT）方法代

替射线（RT）方法，并要满足以下要求：

a) 当材料厚度大于200mm 时，超声波检测区域应包括整个焊缝加焊缝两侧各式各样50mm 的范围。当材料厚度小于或等于200mm 时，超声波检测区域应包括整个焊缝加上焊缝两侧各25mm或材料厚度t，两者取小较小值。或者，检测区可减小到焊缝加上焊缝两侧实际热影响区（HAZ）再加6mm，并满足以下要求：

1） 焊缝热影响区HAZ 经实际测量，并有焊接工艺记录。

2） 超声探头位置和扫查装置用参考标记（沿着焊缝的油漆或浅的钢印）控

制，以确保实际HAZ 和附加的6mm 母材能被检测到。

b) 应有书面检测方案或扫查计划展示探头位置、探头移动、和声束覆盖，并提供标准的和可重复的检测方法。扫查计划还应包括所选择的相对于焊缝中心线的声束角度、声束方向，包括对容器的所有焊缝。

c) 超声检测应按照第V 卷，第4 章（注1）的要求提供书面检测程序。检测程序应是在被认可的试块上经过演示，被认为是可以接受的。试块应是焊接试块或（HIP）并应含有至少三个缺陷，倾向于模仿平行于焊缝熔合线的缺陷：

1） 试块一侧的表面缺陷代表容器的外表面缺陷；

2） 试块另一侧的表面缺陷代表容器的内表面；

3） 一个埋藏性缺陷；

4） 如果试块可以翻转，则一个表面缺陷可以代表容器的内表面和外表面的缺陷，那么可以只要求两个缺陷。

对于每种被检厚度，试块中的缺陷尺寸不得大于表1、2 或表3 中的规定。可接受的操作是从最大允许缺陷或别的相关缺陷不超过参考水平。或者，对于不用记录幅度时，可接受的操作是演示所有缺陷图象都有可记录的长度，包括最大允许缺陷，其指示长度大于或等于试块中缺陷的实际长度。

d) 超声检测应使用基于能够自动记录数据的计算机，最初的直探头母材检测（第V 卷第4 章T-472）对于干扰斜探头检测的反射体应按下列方法操作：

1）手工方法；

2）局部预处理；

3）自动超声检测时这些反射体都能被显示。

e) 数据应是未经加工的原始记录数据。完整的数据应没有闸门、滤波或阈值，上述第（a）条所述的范围的缺陷也应包含在数据记录中。

注 1：具有扇形扫查的相控阵技术也可用于焊缝检测假若经过演示符合第(c)条的的要求，扇形扫查提供从一个点发出一个扇形声束，可以覆盖部分或整个焊缝，这依赖于晶片尺寸、接头形状和截面厚度。扇形扫查可以从侧钻孔上得到很好的反射效果，因为侧钻孔是全方位的反射体，声束对于平面反射体定位不准（如未熔合和裂纹）。特别是厚的截面，因此建议当工件厚度大于25mm 时采用多次线性扇形扫查。演示试块应有足够数量的缺陷，以确保对整个焊缝区域的检测能力。

f) 操作和评定人员的经验应经雇主在ANST SNT-TC-1A 或CP-189 的指导下考核和认证。只有II 级或III 级人员才可对数据进行分析或 对结果进行解释。

表1 焊缝厚度从13mm 到25mm 的缺陷验收规范2

a/t l

表面缺陷 ≤0.087 ≤6.4mm

埋藏缺陷 ≤0.143 ≤6.4mm

注：

（a）t=包括任何允许的焊缝余高的焊缝厚度。

对于对接接头，当焊缝两侧厚度不同时，取较小值。如果全熔透的焊缝中含有角焊缝，则角焊缝的厚度也应包括在t 中。

(b)如果埋藏缺陷到表面的距离（图1 的S）小于或等于厚度方向尺寸（图

1(b)图的2d）的一半，则应作为表面缺陷。

g) 承包商的资格认证记录应经过雇主的证书持有者批准。

h) 另外，获得和分析UT 数据的人员也应经上述第条规定的内容进行仪器培

训，并参加按第条进行的演示。

i) 数据分析验收规范应按述方法：

1） 数据分析规范反射体超过下述(a)或(b)，都应调查确定信号指示是缺陷或是(i)(2)条所述的几何结构。如果是缺陷，则按(i)(4)条缺陷评定和验收规范进行评定。

(a) 对于以波幅为基准的检测技术，超过参考线20%的所有缺陷都应测量

缺陷位置、幅度和延伸长度。

(b) 对于非基于波幅的检测技术，所有缺陷图像指示超过下述(1)、(2)、或（3）时，缺陷的位置和延伸长度都应测量。 （1） 对于材料厚度小于或等于38mm 的焊缝，当指示影像长度大于

3.8mm 时，都应记录。

（2） 对于厚度大于38mm 而小于100mm 的焊缝，当指示影像长度大于

5mm 时，都应记录。

（3） 对于厚度大于100mm 的焊缝，当指示影像长度大于0.05t 或19mm 时，两者取较小值，都应记录（t=焊缝熔合线处的公称厚度）。

表 2 焊缝厚度从25mm 到300mm 的缺陷验收规范

25mm≤t≤64mm(见注1)

表观比率

a/l 表面缺陷 a/t 埋藏缺陷 a/t 100mm≤t≤300mm(见注1) 表面缺陷 a/t 埋藏缺陷 a/t

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50 0.031 0.033 0.036 0.041 0.047 0.055 0.064 0.074 0.083 0.085 0.087 0.034 0.038 0.043 0.049 0.057 0.066 0.078 0.090 0.105 0.123 0.143 0.019 0.020 0.022 0.025 0.028 0.033 0.038 0.044 0.050 0.051 0.052 0.020 0.022 0.025 0.029 0.033 0.038 0.044 0.051 0.058 0.067 0.076

注：

（a） t=包括所有允许余高的焊缝厚度。对于有不同厚度的对接焊缝，t 取这两个厚度的较小值。如果全焊透的焊缝含有角焊缝，则角焊缝的厚度也应在包括在t 中。

（b） 如果埋藏缺陷到表面的距离（图1 的S）小于或等于厚度方向尺寸（图1(b)图的2d）的一半，则应作为表面缺陷。

（c） 如果验收规范表中缺陷长度l 小于6.4mm，则记为6.4mm。

注 1：对于缺陷表观率a/l 处于其它值以及厚度处于6.4mm＜t＜100mm 时，可以采用内插法。

表 32 焊缝厚度大于300mm 的缺陷验收规范

表面缺陷 a 埋藏缺陷a 表观比率 a/l in mm in mm 0.00 0.228 5.79 0.240 6.10 0.05 0.240 6.10 0.264 6.71 0.10 0.264 6.71 0.300 7.62 0.15 0.300 7.62 0.348 8.84 0.20 0.336 8.53 0.396 10.1 0.25 0.396 10.1 0.456 11.6 0.30 0.456 11.6 0.528 13.4 0.35 0.528 13.4 0.612 15.5 0.40 0.612 15.5 0.696 17.7 0.45 0.618 15.7 0.804 20.4 0.50 0.624 15.9 0.912 23.6

注：

(a) 对于缺陷表观率a/l 处于其它值时，可以采用内插法。

(b) t=包括所有允许余高的焊缝厚度。对于有不同厚度的对接焊缝，t 取这

两个厚度的较小值。如果全焊透的焊缝含有角焊缝，则角焊缝的厚度也

应在包括在t 中。

(c) 如果埋藏缺陷到表面的距离（图1 的S）小于或等于厚度方向尺寸（图

1(b)图的2d）的一半，则应作为表面缺陷。

2) 几何因素几何因素和冶金缺陷超声指示按下述方法分类：

（a） 表面结构（如焊缝余高或根部结构）或材料各种冶金结构（如夹层）引起

的指示，分类为几何结构指示，将

(1) 不需按照(i)(3)确定缺陷形状或定量；

(2) 不需对比表1、2、或3 的验收规范进行评定；

(3) 缺陷指示的最大波幅和位置应记录，例如，内部附件，最大幅度

200%DAC，高于焊缝中心线25mm，在内表面，斜度90 到95 度。

（b） 几何结构指示按下述方法分类：

（1） 按照检测程序解释含缺陷的区域

（2） 分区域评定缺陷，提供截面图显示反射体的位置和表面的不连续如

根部缺陷或沉孔。

（3） 审查安装或焊接图纸。

（c） 或者采用其它NDE 方法或技术，对几何结构指示进行分类（如UT 斜探头

方法、射线等）

3)缺陷定量 缺陷定量应按照演示的程序确定相似缺陷的相似深度。另外，缺陷尺寸可以用手工方法确定。缺陷尺寸可以用矩形将框住包含缺陷的所有区域。 a) 缺陷长度(l)应画在缺陷所在位置的工件表面；

b) 缺陷深度通常应画在缺陷所在位置的工件表面，并应以“a”表示表面缺陷，以“2a”表示埋藏性缺陷。

4)缺陷评定和验收规范 缺陷应按规范表1、2 或3 进行评定，并满足以下要求： a) 表面连续性缺陷 在超声检测中被判定为是表面缺陷的，可能是，也可能不是表面连续性缺陷。因此，除非UT 数据能够认定该缺陷不是表面连续性缺陷，该缺陷应被看作表面连续性缺陷或开口缺陷，并且是拒收的除非经过下述(1)、（2）或(3)进行了表面检测。如果该缺陷是表面连续性缺陷，上述要求仍然适用；然而，无论如何缺陷都不得超过规范所规定的参数。

表面检测技术按下述方法验收：

(1) 磁粉检测（MT）按第VIII 卷附录第一部分附录6；第VIII 卷第二部分

附录9-1；或第I 卷了附录A-260，或

(2) 渗透检测（PT）按第VIII 卷第一部分附录8；第VIII 卷第二部分附录

9-2；或第I卷附录A-270，或

（3) 涡流检测（ET）按本案例的附录I。所有ET 缺陷指示如果是表面开口

缺陷，无论多长都是拒收的。

b) 多个缺陷

(1) 不连续的缺陷当在缺陷连线上间距小于或等于图2 所示的S 时应作为单个平面缺陷。

(2) 不连续的平面缺陷当其间距小于或等于13mm（指按图3）时，应作为单 平面缺陷。

（3) 在同一个平面上的不连续的缺陷，和在试件厚度方向上不连续的缺陷，当按图4 其间距小于或等于S 时，应作为单个平面缺陷。

（4)在厚度方向上的平面缺陷分别在两个平行的平面上间距不大于13mm 时，如果缺陷深度方向上超过图5 所示的尺寸时，该缺陷拒收。

c) 埋藏性缺陷 缺陷长度不得超过4t。

（c）埋藏缺陷显示

图1 信号显示

j) 最终的数据包应经UT III 级人员审核。审核内容包括：

1） 超声数据记录

2） 数据解释

3） 经另外的II 级或III 级资格人员评定/定性的结果。数据审核可由同

一组织的另一名人员表面缺陷显示完成。

另外，审核可以由具有按上述（f）和(h)条规定的II 级人员进行数据整理和初评，最终的审核应由III 给人员进行。III 级人员有按上述（f）条考核的资格，包括试块中缺陷的检测经验。

k) 进行UT 检测应用铭牌进行标记，并有规范的图章，以指示焊缝经过超声按照第I 卷或第VIII卷第一部分或第二部分检测过。

l) 本案例号应在制造商数据报告中列出，UT 检测范围应注示。

图 2 多个平面缺陷在同一平面内

附录I 涡流表面检测程序要求

a) 程序要求 应提供包括特定检测范围的书面程序（如材料规格、等级、类型或分类等）。程序应参考技术规范，描述基本因素，并参照下列要求：

图 3

b) 程序规范

1）涡流检测程序应规定下列有关数据：

(a) 仪器或系统，包括制造商名称和型号

(b) 探头尺寸和型号，包括包括制造商名称和编号

（c）类似电缆型号和长度

(d) 检测频率、或所用的最大与最小频率范围

(e) 线圈激励模式（即绝对的或微分式的）

(f) 需要记录的最小数据

(h) 最低采样率或最大扫查速度

(i) 扫描路线图，如有可能（即扫查方向、扫查线性，长度、扫查线或覆

盖率）

(j) 磁偏技术，如有可能

(k) 材料类型

(l) 涂层类型和厚度，如有可能

2）涡流检测程序应规定下列相关数据分析：

(a) 校验方法（相位角或幅度调节）

(b) 分析所用通道和频率

(c) 工件评定的区域或延伸频率

(d) 数据审核要求（即二次数据审核、计算机显示屏）

(e) 报告要求（即信噪比极限、阈值电压、缺陷深度极限）

(f) 确定缺陷指示和区分非相关显示的方法，如探头提离引起的显示或焊缝

材料的传导率和渗透率的改变引起的显示

(g) 涡流数据分析设备的制造商或型号，如有可能

(h) 数据分析软件的制作商、名称和译本，如有可能

3）程序应能满足系统校验的要求。校验要求包括确保检测系统输出的信号幅度

和时间的灵敏度

图4 不在同一平面内的多个平面缺陷

和精度所采取的措施，无论是显示、记录或自动记录过程都应是可重复的和正确的。任何校验系统的过程都是可接受的，程序中应包括校验过程的描述。

4）数据的获取和分析可以是结合的或分开进行的，但要满足上述的要求。 c) 人员要求

1）执行获取数据的人员应接受特殊培训，并应通过按照雇主的书面经验、仪器操作、技术应用、考核取得资格，并记录考核结果。

2) 数据分析人员应接受附加用于程序编写资格的数据分析技术特殊培训，并

完全成功的程序编写资格热核如下：

图5 多个呈线性排列的平面缺陷

3) 美国无损检测协会（ASNT）标准SNT-TC-1A 或CP189 应作为指导。

4）如果满足所有要求，个人资格进行组合。

d) 程序条件

1) 检测数据设置和缺陷尺寸测量应满足下列要求。

2）涡流程序和设备应认为能完全满足检测要求

3）基本要素 基本要素有程序、软件或硬件，即如果改变会影响检测结果的因素。或者说任何可能将信噪比减小到低于2：1 的因素都可认为是基本要素。

4）任何两个具有相同基本要素的程序都是等效的。具有在演示范围内确定的数据程序规定的基本要素的设备应认为是等效的。当程序允许一个基本要素有多于一个值或是一个范围时，限定条件的检测应对每个基本要素在其它正常条件下在最小值和最大值间有重复性。改变基本要素可以在完善程序使之适应不同的个人。

e）限定条件要求

1）用于限定条件检测的试样应满足本条要求，除非一套试验试样是用于考查检验程序范围内规定的极限状态（即表面粗糙度或轮廓的高度极限）。相同的试样可用于演示检测和定量条件。对于检测带有覆盖层的容器，应参照第V 卷，第8 章。

2) 试样的制作应采用与被检工件相同的材料成分（UNS Number）和热处理状态（即退火工艺、淬火、热处理工艺和固溶处理）

3) 试样的表面粗糙度和轮廓应能代表被检工件的表面粗糙度和轮廓。如果试件的直径与卷的直径之比大于20：1，则检测面的曲率不必相似。

4）焊接应按照AWS 分类采用与被检工件相同的填充材料，和相同的焊后热处理（即当焊接、退火、消应力处理）

5) 缺陷条件

（a）限定的缺陷应是裂纹或切槽。

(b) 裂纹或切槽的最大开口长度应是3.2mm。

(c) 裂纹或压缩槽的最大宽度是1.02mm。

(d) 机械加工槽的最大宽度是0.25mm，最大深度是0.51mm。

6）演示试样 在下列每个位置应有一个裂纹或一个槽：

(a) 焊缝上

(b) 热影响区

(c) 焊缝熔合线上

(d) 母材上

7）限定条件程序验收规范 所有四个规定位置的缺陷都应在程序所允许的最小信噪比2：1（对于数字系统）或最大采样率或扫查速度（对于类似的系统）条件下进行检测。

f) 涡流检测结果评定 涡流检测结果应按上述（b）(2)条进行评定。对于这种情况，ET 只是用于对UT 缺陷是否存在、是否为表面连续性缺陷的验证。如果UT 缺陷经ET 验证是表面连续性缺陷，则应按照下面（g）条进行验收。 g) 验收规范 应使用本验收规范，除非对规定材料或应用在结构规范中有其它强制性标准规定。

所有经检测的表面其相关ET 表面缺陷显示都应消除。__