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技术分享 - 压力容器检验技术

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    焊缝检测的国内外标准对比分析

    3设备圈客服 2018-02-08 03:38

    1. 概述

    对于日常工件的无损检测而言,标准是最重要的工作依据。从工件的检测方法选择、检测过程的注意事项,到工件的最终评定、报告的参数出具,往往都需要遵循一定的、供需双方均认可的标准规范。

    随着国际合作的不断加强,我们和国外的交流也日益广泛。其中,涉及到产品质量验收时,应该遵循何种标准、采取怎样的验收级别,这往往是供需双方讨论的焦点之一。因此,将国内焊接构件焊缝无损检测标准和国外、国际标准进行一定的对比,分析其在日常生活中的应用,对于我们的工作,也是非常有好处的。

    2. 国内、外焊缝无损检测标准

    钢结构焊缝的无损检测在国内已有成熟标准,以锅炉压力容器部门运用最为广泛,如GB/T 11345、NB/T 47013、GB/T 3323和TB/T 1558等。近来铝合金轻量化材料的使用,使铝合金焊接结构的探伤检验也变得越来越重要,由于国内起步较晚,实用标准还不是很多。随着航空航天和高铁技术的发展,铝合金焊接结构件越来越多。如高速动车组全部采用铝合金车体,大量使用预制型材、板材以焊接方式连接,如法国阿尔斯通的全铝焊接车体,德国克诺尔的铝合金焊接风缸等,由于国内尚无成熟检验标准,不得不按外方要求采用国际标准进行检验,因此关于铝合金焊接结构件的无损检测标准的研究正在开展之中。

    国内外关于焊接结构件的无损检测主要有下列所示标准:

    GB/T 14693     焊缝无损检测符号

    GB/T 3323      金属熔化焊焊接接头射线照相

    GB/T 12605     钢管环缝熔化焊对接接头    射线透照工艺和质量分级

    GB/T 11345     钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级

    GB/T 15830 钢制管道对接环焊缝超声波探伤方法和检验结果的分级

    JB/T 9212 常压钢质油罐焊缝超声波探伤

    JB/T 6061 焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕的分级

    JB/T 6062 焊缝渗透检验方法和缺陷磁痕的分级

    NB/T 47103     承压设备无损检测

    TB/T 1558      对接焊缝超声波探伤

    ISO 5817       焊缝 钢、镍、钛及各自合金熔化焊接头(除波束焊外) 不完整性质量分级

    ISO 10042    焊缝 铝及其合金弧焊接头 不完整性质量分级

    ISO 17636-1    焊缝无损检测 射线检测 X和伽马射线胶片技术

    ISO 17636-2    焊缝无损检测 射线检测 X和伽马射线电子成像技术

    ISO 10675-1     焊缝的无损检测 第1部分 钢、镍、钛及其合金制品射线检测的评价  可接受水平

    ISO 10675-2     焊缝的无损检测 第2部分 铝合金制品射线检测的评价 可接受水平

    ISO 17640       焊缝无损检测 超声波检测 检测技术、验收等级和结果评估

    ISO 11666      焊缝无损检测 焊接接头超声波检测 验收等级

    ISO 17638      焊接无损检测 焊接接头磁粉检测

    ISO 23278      焊缝的无损检测焊接接头磁粉检测 验收等级

    ISO 3452       无损检测 渗透检测

    ISO 23277      焊缝无损检测 焊缝渗透检测 验收等级

    JIS Z3105      铝焊缝的射线照相检验方法和底片评级方法

    JIS Z3080      铝焊缝超声波斜角探伤方法及检验结果的等级分类方法

    JIS Z3081      铝管焊缝超声波斜角探伤方法及检验结果的等级分类方法

    ASTM E1032 焊接件的射线透照检测方法

    ASTM E390 钢熔化焊射线检验标准底片

    ASTM E1648     用于铝熔焊检验的射线照相参考底片

    3. 国内、外焊缝检验标准对比分析

    由于ASTM标准中关于焊缝检验需要采用相应的图谱进行比对,这种方式对于要求较高的焊缝而言,相对难以评判,因此国内若无特殊需求一般很少采用。国内锅炉压力容器行业主要采用NB/T 47013进行检验。铁路行业中,由于以前主要以钢结构为主,一般采用GB/T 3323及GB/T 11345进行射线和超声波探伤,随着高速铁路与国外的交流与合作及高速动车组的成功研制,目前有很多已转换到要求按ISO 5817及ISO 10042要求进行相应的检验,同时,成体系的ISO17636-1也大量使用(GB/T 3323)也是基本等同的这个标准,除了验收部分)。由于国际标准在大量采用,对焊接检验要求也相应地逐步提高。

    国际焊接体系标准,是以ISO 5817及ISO 10042为核心制定的一系列关于射线、超声波、磁粉及渗透探伤标准。这两个标准仅设定了验收等级,并没有涉及具体的检测方法,而很多条款并不一定完全适用于某种方法,如根部未熔合,标准中涉及到了未熔合的部分的厚度,这在我们的常规无损检测方法中可能是无法做到的,需要使用者根据情况来选择方法和对应条款。在ISO 5817及ISO 10042中,按检验严格的等级分为B、C、D三个级别,B级要求最高。从标准内容来看,比目前国内标准要求检验项点更多,如增加关于蠕虫状气孔的规定,对缺陷要求控制焊道面投影方向的大小及焊道横截面方向的尺寸,尤其是B级要求中对缺陷的控制比国内标准要求更为严格,如单个气孔不大于0.2s(s—焊接层厚度),因此在6mm以下薄板焊缝中要求明显比国内标准高。

    射线检验时对薄板要求更高,ISO标准按A , B 两种像质等级和三种透照布置——单壁单影、双壁双影和双壁单影分别规定了透照不同厚度要求达到的像质指数。对双壁双影和双壁单影法, 又按像质计放置位置——射线源侧或胶片侧分别规定了像质要求。

    ISO标准确定像质要求, 单壁单影法是按单壁厚度,而双壁双影和双壁单影法是按双壁厚度(国标均按单壁厚度) , 这与确定曝光条件所依据的厚度达到统一。但实际上, 就被检焊缝厚度来说, 双壁透照法所得IQI灵敏度总是单壁透照法的一半。ISO标准对192 Ir源的使用, 在某些厚度范围内对像质要求作了放宽处理, 如A 级: T = 10~ 24mm ,可低2 个指数; T > 24~ 30mm , 可低1个指数;B级: T = 12~ 40mm , 可低1个指数(以上均指单壁单影法)。这是因为源透照厚度越小, 像质损失越大。标准放宽要求, 是承认某像质水平降低的事实。之前国内线型灵敏度像质计采用16组细丝,而ISO标准中采用19组细丝计,增加了三组细丝以加强薄板检验的透照要求,厚度< 2mm 时, ISO标准有像质指数17~19 (相应丝径0.080mm,0.063mm 和0.050mm ) 的要求, 国标中需补充相应的像质计形式。

    对焊缝缺陷评定和质量验收条件, ISO 5817及ISO 10042适用于对接焊缝、填角焊缝和分支连接(如T 型接头) ,但具体级别的选用则由有关规程或产品制造技术条件决定。这份通用性标准的目的是要对工业产品焊接质量水平进行分级控制, 以适应不同的需要。它是基于长期工业生产实践经验和一定理论依据的质控性标准, 而不是基于断裂力学, 需要根据缺陷性质、位置、尺寸、使用条件进行安全寿命理论预测的所谓适用性标准。前者的容限水平显然高于后者, 前者是后者的基础和保证。该标准适用于填角焊缝的质量评定, 这正是目前国内铁路、锅炉、压力容器行业急需填补的一项空白, 应结合国情及时消化、吸收和转化。

    ISO标准可在焊接缺陷质量评定诸多方面为修订、完善我们自己的国标和行标提供借鉴, 特别是角接焊缝、单面焊和小径管缺陷的评定。欧洲国家对焊接缺陷评定合格与否, 主张参照缺陷性质、数量、大小、位置等数据综合决定。特别是对RT 和U T 缺陷定量提出了挑战性要求, 这也是我国急需解决的问题。

    4. 结语

    从上文可以看出,随着国际贸易的发展,国内标准和国外先进标准的的交流也日趋频繁。而现在新制订或换版的国内标准,包括国家和行业标准,大量的等同、等效或部分等效国外的各种先进标准,这也是国内标准的一个普遍趋势。学习国外的先进经验,对于我们标准的发展,对于整个工业的发展,也是不无裨益的。而我们在工作中,也可以将这些结合起来,从而大大提高我们的检测效率。

    另外,现有的标准体系中,ISO标准大都和EN标准的继承性非常强,相关度很高,而美国标准如ASTM自成体系,和前面二者在很多方面有着显著的不同,大家各有千秋。而日本的JIS标准体系,相对于前面那些标准在国内的日益推广,相对使用的并不广泛。所以,我们在工作中,因为不同的标准往往具备一定的差异,不能完全的等效。所以,当使用某些标准时,当可行时,选择或建议选择相同的标准体系,可以大大降低工作强度。

    从标准的总览可以看出,国外标准,如ASTM或EN等,各个标准相互协调,各自覆盖不同的区域,如有的描述通用的检测方法、有的描述具体类别的工件、有的描述验收规则、有的描述检测材料的验收等等,进而形成一个完备的体系。而国内标准在这方面还任重道远。


    来源 2018-02-06 熊博士分享

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