鋼質(zhì)管道環(huán)焊縫附加驗(yàn)收準(zhǔn)則、在役管道焊接技術(shù)、焊接記錄表

附錄A

（規(guī)范性附錄）

環(huán)焊縫的附加驗(yàn)收準(zhǔn)則A.1概述第9章的驗(yàn)收準(zhǔn)則是基于焊接工藝水平的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)收準(zhǔn)則，是依據(jù)缺欠長(zhǎng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)驗(yàn)收，多年來(lái)該準(zhǔn)則保障了管道運(yùn)行的可靠性?；跀嗔蚜W(xué)分析的合于使用驗(yàn)收準(zhǔn)則，也稱(chēng)為工程臨界評(píng)估（ECA），是同時(shí)依據(jù)缺欠高度和長(zhǎng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)驗(yàn)收，給出的缺陷允許長(zhǎng)度通常更大。采用合于使用準(zhǔn)則時(shí)，應(yīng)進(jìn)行附加焊接工藝評(píng)定、應(yīng)力分析和無(wú)損檢測(cè)。此前版本的合于使用準(zhǔn)則，所要求的CTOD斷裂韌性最小值為0.13mm或0.25mm，斷裂韌性值更高時(shí)不進(jìn)行特殊評(píng)價(jià)。隨著填充金屬性能改進(jìn)、焊接工藝精確控制，及機(jī)動(dòng)焊工藝廣泛應(yīng)用，多數(shù)焊縫的韌性和延展性更高、更穩(wěn)定。但也發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的CTOD試驗(yàn)過(guò)程和疲勞裂紋制作流程較以往更為嚴(yán)格，這導(dǎo)致了斷裂韌性值小于0.13mm的情況時(shí)有發(fā)生。因此，本版本合于使用準(zhǔn)則進(jìn)行焊縫缺欠評(píng)價(jià)驗(yàn)收時(shí)，考慮了CTOD韌性值低于0.13mm的情況，以使其適應(yīng)實(shí)際測(cè)得的斷裂韌性值和載荷水平。本附錄確定的平面缺陷驗(yàn)收方法有3種，序號(hào)越大計(jì)算復(fù)雜程度越高，但缺陷容限范圍也更寬。方法1最簡(jiǎn)單，方法2需充分利用材料韌性從而給出更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，但也需進(jìn)行更多的計(jì)算。前兩種方法的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法相同，僅適用于A.2.2.1規(guī)定的低、中疲勞載荷工況。方法3適用于疲勞載荷超出前2種方法的工況。方法3是非規(guī)范性的，其邏輯性也明顯不如方法1和方法2，宜由精通斷裂力學(xué)和管道載荷分析的熟練從業(yè)人員進(jìn)行。本附錄給出了確定最大允許缺陷尺寸的計(jì)算方法。本附錄不影響第9章對(duì)缺欠的評(píng)價(jià)驗(yàn)收。是否使用本附錄由設(shè)計(jì)文件確定。本附錄中，“最大允許缺陷尺寸”和其他含有“缺陷”的名詞使用并非意味著焊縫中一定有缺陷存在或焊縫缺乏完整性。含有特定特征的焊縫可被描述為缺陷、缺欠、不連續(xù)或瑕疵。這些術(shù)語(yǔ)已被廣為接受且可以相互替換使用。本附錄的主要目的是在技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，定義焊縫異常的類(lèi)型、尺寸和形狀及對(duì)整個(gè)焊縫在特定工況下服役的適用性影響。本附錄的適用范圍：等壁厚鋼管的環(huán)焊接頭；所有接頭均完成無(wú)損檢測(cè)；焊接接頭整體上不存在低強(qiáng)匹配，見(jiàn)A.3.2.1；最大軸向設(shè)計(jì)應(yīng)力不大于母材的SMYS；最大軸向設(shè)計(jì)應(yīng)變不大于0.5%；不包括泵站和壓氣站的焊縫、返修焊縫、主線(xiàn)路管件和閥室的焊縫；方法1和方法2不適用于返修焊縫，經(jīng)業(yè)主批準(zhǔn)，可采用方法3評(píng)估，見(jiàn)A.5.1.5.1。A.2應(yīng)力分析A.2.1軸向設(shè)計(jì)應(yīng)力使用本附錄時(shí)，應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析以確定環(huán)焊接頭在施工和運(yùn)行期間可能承受的最大軸向設(shè)計(jì)應(yīng)力。應(yīng)力分析應(yīng)包括管道安裝期間的應(yīng)力和運(yùn)行、氣候條件引起的應(yīng)力。陸地管道建設(shè)條件下，最大軸向應(yīng)力可能出現(xiàn)在下溝環(huán)節(jié)。下溝應(yīng)力主要取決于鋼管相對(duì)于管溝的起吊高度。水平定向鉆產(chǎn)生的應(yīng)力可以根據(jù)鋼管路徑的曲率、推力、以及管土作用進(jìn)行估算。這些應(yīng)力可能分別在不同時(shí)間達(dá)到峰值。最大軸向設(shè)計(jì)應(yīng)力是指管線(xiàn)在設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)的任何時(shí)間的最大總軸向應(yīng)力。A.2.2循環(huán)應(yīng)力A.2.2.1分析循環(huán)應(yīng)力分析應(yīng)包括確定管線(xiàn)設(shè)計(jì)壽命內(nèi)可能承受的預(yù)期疲勞載荷譜。疲勞載荷譜包括因水壓試驗(yàn)、運(yùn)行壓力、管道安裝產(chǎn)生的應(yīng)力，可能還包括熱應(yīng)力、地震及沉降應(yīng)力等。疲勞載荷譜由若干軸向循環(huán)應(yīng)力等級(jí)和各等級(jí)應(yīng)力條件下的循環(huán)次數(shù)組成。如果應(yīng)力等級(jí)在各循環(huán)間變化，應(yīng)采用一套適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)方法（如雨流記數(shù)方法）確定循環(huán)應(yīng)力等級(jí)及循環(huán)次數(shù)。（注：雨流記數(shù)方法可以見(jiàn)N.E.Dowling發(fā)表的“在復(fù)雜應(yīng)力——應(yīng)變曲線(xiàn)下疲勞破壞的預(yù)測(cè)”，材料學(xué)報(bào)，1972年3月，Vol.7，No.1，pp.71~87。）定義疲勞載荷譜強(qiáng)度S*為：S*=N1（△σ1）3+N2（△σ2）3+…+Ni（△σi）3+Nk（△σk）3…………（A.1）式中：S*——載荷譜強(qiáng)度密度；Ni——第i等級(jí)循環(huán)應(yīng)力下的循環(huán)次數(shù)；△σi——循環(huán)應(yīng)力幅度，MPa；k——循環(huán)應(yīng)力等級(jí)的總數(shù)；i——第i次循環(huán)應(yīng)力，從1至k。如S*小于5×106，且能夠采用BS7910中的鋼材在空氣中的裂紋擴(kuò)展曲線(xiàn)，則可應(yīng)用方法1和方法2中的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（A.5.1.3和A.5.1.4），而無(wú)須做進(jìn)一步的疲勞分析。如S*大于5×106，且不能采用鋼在空氣中的裂紋擴(kuò)展曲線(xiàn)，使用方法1和2時(shí)要做進(jìn)一步分析，或采用方法3中的步驟進(jìn)行分析。A.2.2.2環(huán)境對(duì)疲勞的影響影響焊接接頭缺陷疲勞擴(kuò)展的因素主要有應(yīng)力強(qiáng)度、循環(huán)載荷、缺陷尺寸和裂紋尖端的環(huán)境。在無(wú)腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境條件下，油和碳?xì)浠衔锏挠绊懪c空氣類(lèi)似。但水、鹽水及含CO2或H2S的溶液會(huì)加快疲勞裂紋的擴(kuò)展速率。干氣管道中含少量CO2和H2S組分是正常的。當(dāng)CO2或H2S的任一濃度超過(guò)了干氣管線(xiàn)典型工況歷史水平時(shí)，除非有證據(jù)表明推薦的超標(biāo)濃度不會(huì)導(dǎo)致疲勞裂紋擴(kuò)展速率的增加（或采取了充分的防腐措施），否則本附錄不適用。由于采用外涂層和陰極保護(hù)措施，本附錄使用時(shí)可不考慮鋼管外部環(huán)境對(duì)管道環(huán)焊縫疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響。A.2.3應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂當(dāng)在役管道環(huán)焊縫承受長(zhǎng)期載荷時(shí)，某些環(huán)境會(huì)加速裂紋的擴(kuò)展，或誘使缺陷周?chē)牟牧献兇嗖⑦_(dá)到臨界開(kāi)裂狀態(tài)。這些典型環(huán)境如含H2S，也指含強(qiáng)氫氧化物、硝酸鹽及碳酸鹽介質(zhì)等。當(dāng)管道中存在這些介質(zhì)時(shí)，應(yīng)確定最小臨界應(yīng)力。如果計(jì)算應(yīng)力超過(guò)了最小臨界應(yīng)力值，本附錄不再適用。對(duì)H2S腐蝕環(huán)境服役的材料規(guī)定見(jiàn)GB/T20972.2。盡管很少有由于管道表面暴露在含碳酸鹽和硝酸鹽土壤環(huán)境中而導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的例子，但這種裂紋通常是與管道環(huán)向應(yīng)力相關(guān)的軸向開(kāi)裂，而非與軸向應(yīng)力相關(guān)。然而，環(huán)向應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂可能出現(xiàn)在隨服役期增加而軸向應(yīng)力增加的位置，比如不穩(wěn)定斜坡上的過(guò)度彎曲處。采用適當(dāng)?shù)耐繉雍完帢O保護(hù)措施可以緩解應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂出現(xiàn)的頻率和嚴(yán)重性。本附錄適用于采用涂層技術(shù)防止環(huán)境危害的情況。A.2.4動(dòng)載荷應(yīng)力分析應(yīng)考慮環(huán)焊接頭可能承受的潛在動(dòng)載荷，如檢修閥關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷。當(dāng)焊接接頭承受的動(dòng)載荷應(yīng)變速率大于10-3s-1（應(yīng)力速率為207MPa·s）時(shí)，本附錄不適用。A.2.5殘余應(yīng)力通過(guò)規(guī)定最低的CTOD斷裂韌性和夏比沖擊韌性，并結(jié)合方法1和方法2（A.5.1.2和A.5.1.3）所規(guī)定的安全系數(shù)，已經(jīng)考慮了焊接殘余應(yīng)力的影響，不需要再去額外考慮殘余應(yīng)力。但所有與時(shí)間相關(guān)的失效機(jī)制（如疲勞）應(yīng)評(píng)估殘余應(yīng)力的影響。A.3焊接工藝A.3.1概述有最小斷裂韌性要求的焊接工藝，其焊接工藝評(píng)定因素的控制更為嚴(yán)格。應(yīng)制訂適宜的質(zhì)量控制措施以確保焊接是按照焊接工藝規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行的。本附錄要求的焊接工藝評(píng)定應(yīng)按第5章進(jìn)行，附加的焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)見(jiàn)A.3.4。A.3.2焊接工藝評(píng)定因素當(dāng)焊接工藝規(guī)程有以下焊接工藝評(píng)定因素變更時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定：表A.1焊接工藝評(píng)定基本變量類(lèi)型焊接工藝評(píng)定因素的變更焊接工藝a)焊接工藝的改變。b)電弧過(guò)渡模式的改變c)焊接自動(dòng)化程度改變（手工焊、半自動(dòng)焊、機(jī)動(dòng)焊）母材a)強(qiáng)度等級(jí)的改變b)鋼管制造商的改變（鋼板、鋼錠、鋼坯等）c)鋼板或板卷加工設(shè)備的改變d)制管設(shè)備的改變e)制管工藝的改變，包括EW，SAWH，無(wú)縫，擴(kuò)徑或不擴(kuò)徑等鋼管成型工藝、熱處理或不熱處理工藝。f)化學(xué)成分超出MPS文件a規(guī)定的上限值或鋼管未按MPS文件制造的下列任何改變：1)對(duì)于C≤0.12的鋼材，Pcm值增加≥0.02%[Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B]2)對(duì)于C≥0.12的鋼材，CE值增加≥0.03%[CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5]3)碳含量增加≥0.02%g)壁厚大于評(píng)定母材壁厚的±3.2mm。h)鋼管管徑的改變超出評(píng)定母材管徑的-0.25D至0.5D。接頭設(shè)計(jì)坡口型式的重大改變b。焊接位置從旋轉(zhuǎn)焊變?yōu)楣潭ê?，或反之。從立焊改變?yōu)樗胶?，或反之。時(shí)間間隔根焊道完成與下一焊道開(kāi)始之間的時(shí)間間隔增加。低氫工藝不需要。焊接方向焊接方向的改變（如立向下焊改變?yōu)榱⑾蛏虾?，反之亦然）。保護(hù)氣體a)由一種氣體改變?yōu)榱硪环N氣體。b)保護(hù)氣體流量的改變超出評(píng)定記錄值±10%以上。焊劑焊劑的變更，相同型號(hào)填充金屬制造商的變化。電特性a)電流極性的改變（DC+，DC-，AC）。b)每焊道焊接熱輸入量c的改變超過(guò)評(píng)定記錄值d的±10%。預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度的改變。道間溫度道間溫度的改變低于評(píng)定記錄最低值，或高于評(píng)定記錄最大值25℃。焊后熱處理焊后熱處理要求的改變。a用戶(hù)宜考慮MPS文件規(guī)定的鋼管化學(xué)成分是否能夠達(dá)到焊縫金屬的力學(xué)性能水平?；瘜W(xué)成分要求應(yīng)基于熱分析的的結(jié)果。b坡口角度或坡口面角度的微小變化不是焊接工藝評(píng)定因素。c依據(jù)附錄C進(jìn)行計(jì)算。d除非設(shè)計(jì)文件另有規(guī)定，否則該參數(shù)應(yīng)記錄為一個(gè)或一段焊道的平均值。波控工藝的參數(shù)采樣頻率應(yīng)不低于10kHz。施工期間的參數(shù)記錄和熱輸入量計(jì)算方法應(yīng)與評(píng)定時(shí)相同。表A.2單批次填充金屬化學(xué)成分相對(duì)于目標(biāo)均值的允許變化范圍（見(jiàn)A.3.2.5）合金元素允許變化范圍/%實(shí)心焊絲金屬粉芯焊絲C±0.02±0.02Mn±0.10±0.15Si±0.10±0.10Ni±0.10±0.10Cr±0.05±0.05Mo±0.05±0.05Ti±0.01±0.02V±0.02±0.02Nb±0.01±0.01Cu±0.05±0.05P±0.005±0.005S±0.005±0.005B±0.001±0.002A.3.3多來(lái)源鋼管的焊接工藝評(píng)定稀釋率較低的焊接工藝，如熔化極氣體保護(hù)機(jī)動(dòng)焊，表A.1規(guī)定的多來(lái)源母材進(jìn)行焊接工藝的評(píng)定時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充下列焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)：每種母材的熱影響區(qū)應(yīng)按照A.3.4.3.3進(jìn)行CTOD試驗(yàn)；每種母材的熱影響區(qū)應(yīng)按照A.3.4.2進(jìn)行夏比沖擊韌性試驗(yàn)；進(jìn)行a)或b)試驗(yàn)的全部焊接接頭進(jìn)行橫向拉伸試驗(yàn)。無(wú)需對(duì)多來(lái)源鋼管所有可能的對(duì)接焊組合進(jìn)行焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)。A.3.4焊接接頭試驗(yàn)-對(duì)接焊A.3.4.1拉伸試驗(yàn)A.3.4.1.1拉伸試樣應(yīng)為緊湊型帶肩板的試樣，焊縫余高去除，試樣尺寸見(jiàn)A.1。焊縫位于試樣拉伸平行段的中心位置，試樣兩端應(yīng)足夠夾持，試樣數(shù)量和取樣位置如見(jiàn)表3和圖3。注：拉伸平行段的加工誤差應(yīng)在0.25mm毫米以?xún)?nèi)。圖A.1橫向拉伸試樣正視圖A.3.4.1.2焊縫力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果要求如下：若試樣的抗拉強(qiáng)度不低于鋼管的SMTS，試樣合格。雖然試樣的斷裂位置焊縫且抗拉強(qiáng)度滿(mǎn)足要求的結(jié)果可接受，但應(yīng)避免焊接接頭低強(qiáng)匹配。若試樣斷裂位置在焊縫或熱影響區(qū)，且抗拉強(qiáng)度低于鋼管的SMTS，則試樣不合格。若試樣斷裂位置在焊縫或熱影響區(qū)，且抗拉強(qiáng)度低于鋼管的SMTS但不低于95%SMTS，則可復(fù)取兩個(gè)試樣，復(fù)取試樣的抗拉強(qiáng)度均不應(yīng)低于鋼管的SMTS。若復(fù)取的任一試樣結(jié)果不滿(mǎn)足要求，則不允許再?gòu)?fù)取試樣。任何試樣斷裂位置在焊縫或熱影響區(qū)以外的區(qū)域，且抗拉強(qiáng)度低于鋼管95%SMTS，則試樣不合格，且不允許復(fù)取試樣。A.3.4.2夏比沖擊韌性試驗(yàn)A.3.4.2.1沖擊試樣的長(zhǎng)度方向應(yīng)與鋼管軸線(xiàn)平行，應(yīng)根據(jù)鋼管壁厚加工最大的允許試樣尺寸。小尺寸試樣的厚度應(yīng)至少為鋼管壁厚的80%。應(yīng)從12點(diǎn)、6點(diǎn)及3點(diǎn)（或9點(diǎn)）位置分別制取6個(gè)試樣，共計(jì)18個(gè)，每個(gè)位置均應(yīng)包含有3個(gè)缺口在焊縫中心的試樣，3個(gè)缺口在熱影響區(qū)的試樣。熱影響區(qū)試樣的缺口位置見(jiàn)圖A.2。圖A.2熱影響區(qū)夏比沖擊試樣及V形缺口位置A.3.4.2.2夏比沖擊韌性試驗(yàn)應(yīng)符合GB/T229的要求，沖擊試驗(yàn)溫度應(yīng)不高于最低設(shè)計(jì)溫度，缺口位置在焊縫和熱影響區(qū)的有效試樣應(yīng)至少為9個(gè)。A.3.4.2.3焊縫和熱影響區(qū)的沖擊韌性，每個(gè)試樣單值應(yīng)不小于30J，3個(gè)試樣的平均值應(yīng)不小于40J。小尺寸試樣的沖擊韌性應(yīng)符合上述要求，不需進(jìn)行轉(zhuǎn)化或修正。A.3.4.2.4當(dāng)每組焊縫金屬或熱影響區(qū)的9個(gè)試樣中，僅有1個(gè)試樣的沖擊功低于30J，且包含最低值的一組3個(gè)試樣的平均值大于40J時(shí)，可在韌性低值試樣的臨近區(qū)域復(fù)取3個(gè)試樣。3個(gè)復(fù)取試樣的沖擊功均應(yīng)不低于40J。否則不允許再次復(fù)取，且該焊縫不可接受。A.3.4.3斷裂韌性試驗(yàn)A.3.4.3.1焊接接頭斷裂韌性試驗(yàn)應(yīng)依據(jù)GB/T28896進(jìn)行，試樣規(guī)格宜為B×2B，如圖A.3所示。試樣的長(zhǎng)度方向應(yīng)平行于鋼管軸線(xiàn)，寬度方向?yàn)殇摴墉h(huán)向，裂紋尖端應(yīng)貫穿厚度方向。試樣厚度應(yīng)為鋼管厚度加工去除彎曲段可獲得的表面光潔度滿(mǎn)足要求的最大矩形截面，如圖A.4。應(yīng)去除焊縫余高，試樣粗加工后宜使用侵蝕劑顯示出清晰的焊縫和熱影響區(qū)輪廓。A.3.4.3.2焊縫金屬的CTOD試樣，缺口及預(yù)制的疲勞裂紋尖端應(yīng)位于焊縫中心，如圖A.5。熱影響區(qū)的CTOD試樣，預(yù)制的疲勞裂紋應(yīng)最大程度地穿過(guò)試樣中部70%范圍內(nèi)的熱影響區(qū)粗晶區(qū)，見(jiàn)圖A.6。每組熱影響區(qū)的3個(gè)試樣所預(yù)制的疲勞裂紋，應(yīng)分別穿過(guò)中部70%范圍內(nèi)的不同粗晶區(qū)。蓋面焊縫熱影響區(qū)的試樣不應(yīng)超過(guò)1件，應(yīng)避免從蓋面焊縫熱影響區(qū)的粗晶區(qū)多次取樣?？赏ㄟ^(guò)顯微硬度試驗(yàn)來(lái)辨別焊縫熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，并確定受后續(xù)焊道回火作用影響最小的熱影響區(qū)粗晶區(qū)位置。圖A.3CTOD試樣的取樣位置圖A.4CTOD試樣加工與管壁厚關(guān)系示意圖圖A.5焊縫金屬試樣的開(kāi)缺口位置圖A.6熱影響區(qū)試樣的開(kāi)缺口位置A.3.4.3.3每種焊接工藝的焊縫和熱影響區(qū)都應(yīng)進(jìn)行CTOD試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為設(shè)計(jì)溫度或低于設(shè)計(jì)溫度。每組焊縫和熱影響區(qū)的試驗(yàn)均應(yīng)包括至少3個(gè)有效試樣，3個(gè)試樣應(yīng)從焊件的12點(diǎn)、3點(diǎn)或9點(diǎn)、6點(diǎn)位置各制取1個(gè)，并做好原始位置的永久性標(biāo)識(shí)。A.3.4.3.4試驗(yàn)后，應(yīng)注意GB/T28896的評(píng)定要求，尤其是裂紋尖端平直度，這些判據(jù)與疲勞裂紋尖端擴(kuò)展的幾何形態(tài)有關(guān)。本附錄使用δc、δu或δm表示CTOD值。當(dāng)使用δm時(shí)，應(yīng)在首次達(dá)到最大載荷點(diǎn)測(cè)量，應(yīng)評(píng)估尖端擴(kuò)展形態(tài)。測(cè)試報(bào)告應(yīng)符合GB/T28896要求，應(yīng)報(bào)告試樣的取樣位置，CTOD值所代表含義為δc、δu還是δm，還應(yīng)附上載荷-位移曲線(xiàn)記錄和斷口表面形貌記錄照片。注：δc、δu和δm是GB/T28896定義的互斥術(shù)語(yǔ)，其試驗(yàn)結(jié)果不能在同一試驗(yàn)過(guò)程中獲得。δi是穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展起始對(duì)應(yīng)的CTOD值，與本附錄關(guān)系不大，不必測(cè)量。A.3.4.3.5當(dāng)試件加工錯(cuò)誤、疲勞裂紋尖端不滿(mǎn)足平直度要求或試樣斷面的裂紋尖端周?chē)l(fā)現(xiàn)有焊接缺欠時(shí)，可重新制取試樣重新進(jìn)行試驗(yàn)，復(fù)取試樣數(shù)量與失敗試樣數(shù)量相同。A.3.4.3.6當(dāng)焊縫和熱影響區(qū)的全部6個(gè)試樣的CTOD最小值均大于0.05mm時(shí)，方可使用本附錄。A.4焊工資格焊工上崗考核應(yīng)符合第6章規(guī)定。A.5檢測(cè)及驗(yàn)收極限A.5.1平面缺陷A.5.1.1準(zhǔn)備評(píng)價(jià)前，應(yīng)采用適合的無(wú)損檢測(cè)方法測(cè)定缺陷的長(zhǎng)度、高度及缺陷距表面的深度。射線(xiàn)檢測(cè)可測(cè)定缺陷長(zhǎng)度，但不能測(cè)定缺陷高度，尤其是裂紋、未熔合、咬邊和未焊透等平面類(lèi)缺陷。在檢測(cè)精度已知且考慮了檢測(cè)不確定度的情況下，可采用超聲波檢測(cè)法、帶有黑度計(jì)的射線(xiàn)檢測(cè)法、超聲成像法、由焊道厚度估算缺陷尺寸等方法來(lái)確定缺陷高度。缺陷高度的測(cè)量結(jié)果具有一定的保守性。可采用常規(guī)射線(xiàn)檢測(cè)來(lái)辨識(shí)缺欠類(lèi)型，并輔助其他檢測(cè)方法測(cè)定缺欠高度。A.5.1.2確定最大可接受缺陷尺寸的程序a)確定平面缺陷最大可接受缺陷尺寸的方法有以下三種：方法一是圖形格式的簡(jiǎn)化方法。它基于理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的塑性垮塌準(zhǔn)則，并經(jīng)過(guò)方法二的適當(dāng)修正；方法二是失效評(píng)定圖方法。失效評(píng)定圖允許同時(shí)考慮脆性斷裂、塑性破壞，以及兩種失效模式之間的影響（彈性-塑性斷裂）。第一、二種方法僅適用于A.2.2中規(guī)定的承受有限疲勞載荷的管道；當(dāng)交變載荷超過(guò)方法一和方法二的載荷譜要求時(shí)，方法三允許使用經(jīng)驗(yàn)證有效的合于使用評(píng)定規(guī)范。方法一僅限于裂紋尖端張開(kāi)位移CTOD韌性大于等于0.10mm的情況。方法二和方法三可應(yīng)用于CTOD韌性最小值大于0.05mm的情況；方法一和方法二無(wú)管徑或D/t限制，經(jīng)理論證實(shí)D/t≥10時(shí)這兩個(gè)評(píng)定程序是有效的；Y/T>0.95的鋼管通常會(huì)有較低的均勻應(yīng)變能力和延展性，當(dāng)使用本附錄對(duì)這類(lèi)材料進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充的力學(xué)性能試驗(yàn)。A.5.1.3方法一確定的可接受缺陷尺寸A.5.1.3.1說(shuō)明根據(jù)CTOD值的不同，給出了兩套驗(yàn)收準(zhǔn)則：a）圖A.7為CTOD韌性值大于等于0.25mm時(shí)，不同載荷水平（Pr）條件下的最大可接受缺陷尺寸。若實(shí)際載荷水平未在圖A.7中列出，可通過(guò)臨近曲線(xiàn)插值或采用次高載荷水平曲線(xiàn)確定最大可接受缺陷尺寸；b）圖A.8為CTOD韌性值大于等于0.10mm且小于0.25mm時(shí)，最大可接受缺陷尺寸；c）圖A.7和A.8分別限定CTOD韌性值為0.25mm和0.10mm的情況，因此圖A.7和A.8缺陷驗(yàn)收極限的局限性大于方法二；d）缺陷累計(jì)長(zhǎng)度不應(yīng)大于管周長(zhǎng)的12.5%，缺陷最大高度不應(yīng)大于管壁厚的50%；e）埋藏缺陷的高度驗(yàn)收極限等同于表面缺陷的高度驗(yàn)收極限；f）缺陷驗(yàn)收尺寸的固有安全系數(shù)可允許缺陷高度具有一定的尺寸誤差，且不對(duì)焊縫的完整性造成負(fù)面影響。固有安全系數(shù)假設(shè)的高度不確定度為1.5mm與8%t中的較小值。g）當(dāng)無(wú)損檢測(cè)工藝的高度測(cè)量誤差大于假定的高度不確定度時(shí)，實(shí)際缺欠可接受高度值應(yīng)為計(jì)算的缺欠可接受高度減去無(wú)損檢測(cè)工藝的高度測(cè)量誤差與假設(shè)的高度不確定度之間的差值。當(dāng)無(wú)損檢測(cè)工藝的高度測(cè)量誤差小于假定的高度不確定度時(shí)，無(wú)需對(duì)缺欠驗(yàn)收的可接受高度值做任何修改。A.5.1.3.2載荷水平（Pr）的計(jì)算應(yīng)使用流變應(yīng)力計(jì)算載荷水平，流變應(yīng)力應(yīng)是SMYS和SMTS的平均值。也可以按公式（A.3）估算：σf=σyσy的單位是MPa，載荷水平（Pr）為：……………………（A.4）A.5.1.3.3方法一的應(yīng)用實(shí)例鋼管外徑為610mm，壁厚為12.7mm，鋼級(jí)為L(zhǎng)485。依據(jù)A.1和A.2確定最大軸向設(shè)計(jì)應(yīng)力為424.04MPa，補(bǔ)充測(cè)定的環(huán)焊縫最小CTOD韌性值為0.279mm。這些數(shù)據(jù)歸納如下：管外徑OD610mm管壁厚t12.7mmSMYS482.65MPaSMTS565.39MPaCTOD0.279mmσa軸向設(shè)計(jì)應(yīng)力424.04MPa檢測(cè)誤差1.27mm詳細(xì)的ECA計(jì)算過(guò)程如下：圖A.7方法一CTOD≥0.25mm時(shí)的缺陷驗(yàn)收極限圖A.8方法一0.10mm≤CTOD＜0.25mm時(shí)的缺陷驗(yàn)收極限步驟一：確定流變應(yīng)力鋼級(jí)σr為482.65MPa時(shí)，用公式A.3計(jì)算流變應(yīng)力。σf=482.65×1+150482.65注意：示例中流變應(yīng)力可以用SMYS和SMTS的平均值替代，本案例按照屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均值計(jì)算的流變應(yīng)力為524.02MPa，與公式A.3計(jì)算出的結(jié)果非常接近。步驟二：確定所施加的載荷水平通過(guò)代入前面提到的σa和σf來(lái)計(jì)算載荷水平Pr?！ˋ.6）P步驟三：確定初始的允許缺陷尺寸CTOD≥0.25mm的情況下，根據(jù)圖A.7中載荷水平Pr=0.825的曲線(xiàn)進(jìn)行插值處理，確定初始的允許缺陷尺寸。表A.1和圖A.9中列出了初始的允許缺陷尺寸數(shù)值。表A.1的第二列顯示的允許缺陷高度是通過(guò)允許缺陷高度/壁厚WT值乘以壁厚（此例中壁厚為12.7mm）得到的。同樣，允許缺陷長(zhǎng)度是通過(guò)允許缺陷長(zhǎng)度/管周長(zhǎng)值乘以管周長(zhǎng)（π×OD）或3.14×610mm計(jì)算得到的。表A.1載荷水平為0.825時(shí)的初始允許缺陷尺寸允許的缺陷高度/管壁厚度允許的缺陷高度（mm）允許的缺陷長(zhǎng)度/鋼管周長(zhǎng)允許的缺陷長(zhǎng)度（mm）0.56.350.02548.260.45.080.03260.960.33.810.04281.280.22.540.063121.920.11.270.128246.38步驟四：確定的缺陷高度的調(diào)整假定缺陷高度的不確定度取8%t和1.524mm中的較小值=1.02mm。檢測(cè)誤差=1.27mm。缺陷高度調(diào)整=檢測(cè)誤差-假定的缺陷高度不確定度=0.25mm。圖A.9高度調(diào)整前后的允許缺陷驗(yàn)收尺寸曲線(xiàn)步驟五：得出最終驗(yàn)收表格ECA評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)以便于用戶(hù)使用的表格形式列出，如表A.2所示。當(dāng)鋼管壁厚較厚時(shí)，相關(guān)表格中可能出現(xiàn)更多的行。表A.2驗(yàn)收表格示例可允許的缺陷高度（mm）可允許的缺陷長(zhǎng)度（mm）0~1.27203.21.27~12.776.23.81~6.1048.26＞6.100.0注：可以參照A.5.1.4.2中的步驟8對(duì)ECA結(jié)果做進(jìn)一步的調(diào)整。A.5.1.4方法二確定可接受的缺陷尺寸A.5.1.4.1背景方法二是失效評(píng)定圖方法（FAD）。如圖A.10，用FAD方式的評(píng)定有三個(gè)重要組成部分：1）失效評(píng)定曲線(xiàn)FAC；2）應(yīng)力或載荷比，Sr或Lr,；3）韌性比，Kr。圖A.10第二種工藝的示意圖FAC失效評(píng)定曲線(xiàn)是用應(yīng)力比和韌性比來(lái)定義臨界狀態(tài)的軌跡。應(yīng)力比定義了塑性破壞的可能性。韌性比是所施加的裂紋驅(qū)動(dòng)力與材料的斷裂韌性之比，它定義了脆性斷裂的可能性。FAD方法的計(jì)算復(fù)雜，需要精通和掌握斷裂力學(xué)，確保能夠正確使用該程序。經(jīng)驗(yàn)證的計(jì)算程序能極大地簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。A.5.1.4.2確定臨界缺陷尺寸通過(guò)A.5.1.4.3提供的公式迭代計(jì)算臨界缺陷尺寸。具體步驟如下：1）設(shè)定缺陷尺寸的初始值。合理的缺陷初始值應(yīng)包括最大允許缺欠高度，η=0.5（η=缺欠高度/壁厚）和較小的缺欠長(zhǎng)度，如所采用的檢測(cè)方法能檢測(cè)到的最小缺陷長(zhǎng)度；2）根據(jù)A.5.1.4.3，以失效評(píng)估圖（FAD）形式確定評(píng)定點(diǎn)；3）如果評(píng)定點(diǎn)落在了安全區(qū)域以?xún)?nèi)，則增加缺陷長(zhǎng)度，并重復(fù)步驟2；4）如果評(píng)定點(diǎn)落在了安全區(qū)域以外，則需減小缺陷長(zhǎng)度，并重復(fù)步驟2；5）如果評(píng)定點(diǎn)落在FAC上：a)說(shuō)明此狀態(tài)為載荷、材料特性和缺陷尺寸組合條件下的臨界狀態(tài)，記錄缺陷高度和長(zhǎng)度；b)小幅度的減小缺陷高度，如：降幅Δη為0.05。從a)確定的缺陷長(zhǎng)度開(kāi)始，重復(fù)步驟2；6）將臨界缺陷高度和長(zhǎng)度計(jì)入表格；7）將缺陷長(zhǎng)度取1.5倍的安全系數(shù)，獲得允許的缺欠高度與缺欠長(zhǎng)度的草稿表格；8）對(duì)草稿表格進(jìn)行必要的調(diào)整，獲得缺陷的允許高度與允許長(zhǎng)度的最終表格，確保其符合所選定的無(wú)損檢測(cè)方法的可檢測(cè)性和良好的焊接操作性。。A.5.1.4.2.1總的缺欠長(zhǎng)度不應(yīng)大于管周長(zhǎng)的12.5%，最大缺欠高度不應(yīng)大于管壁厚的50%。A.5.1.4.2.2埋藏缺欠的允許高度應(yīng)視同表面開(kāi)裂缺欠的允許高度。A.5.1.4.2.3可接受的缺陷尺寸的固有安全系數(shù)對(duì)缺陷高度存在一定程度的尺寸負(fù)偏差具有包容性，且不會(huì)對(duì)焊縫的完整性產(chǎn)生負(fù)面影響。固有保守性中，假定的缺陷高度不確定度為1.5mm和8%t中的較小值。A.5.1.4.2.4當(dāng)缺欠高度尺寸的負(fù)偏差大于固有保守性中對(duì)高度不確定度的假設(shè)，則實(shí)際的缺欠可接受高度值應(yīng)為計(jì)算的缺欠可接受高度值減去無(wú)損檢測(cè)工藝的高度測(cè)量誤差與假設(shè)的高度不確定度之間的差值。缺陷高度的調(diào)整處理應(yīng)在根據(jù)最大缺欠高度（即，缺欠最大高度≤50%t，見(jiàn)A.5.1.3.3）調(diào)整完成之后進(jìn)行，當(dāng)高度的檢測(cè)負(fù)偏差（也可稱(chēng)為檢測(cè)誤差）大于假定的高度不確定度，則無(wú)需減小允許的缺欠尺寸。A.5.1.4.3確定FAD評(píng)定程序的關(guān)鍵要素a）失效評(píng)估曲線(xiàn)（FAC）；FAC見(jiàn)公式（A.7）：exp…（A.7）失效評(píng)定曲線(xiàn)（FAC）在Lr軸向上的截?cái)嗑€(xiàn)為：………………（A.8）式中流變應(yīng)力σf是SMYS和SMTS的平均值，或通過(guò)公式A.3確定。b）評(píng)定點(diǎn)韌性比Kr韌性比Kr見(jiàn)公式（A.9）：………（A.9）式中δmat是材料的CTOD韌性。CTOD驅(qū)動(dòng)力的彈性分量為δe可按下式計(jì)算：………………（A.10）式中Je為J積分的彈性分量，dn為J與CTOD的轉(zhuǎn)換因子，可按下式估算：……（A.11）式中n是下述應(yīng)力（σ）應(yīng)變（ε）關(guān)系中的應(yīng)變硬化指數(shù)?！ˋ.12）這里E是楊氏模量。應(yīng)變硬化指數(shù)可以通過(guò)Y/T屈強(qiáng)比來(lái)估算：……（A.13）對(duì)于API5LX52-X80的鐵素體材料，Y/T屈強(qiáng)比可以按下式估算：Y/T=11+2(150σA.13中的均勻應(yīng)變?chǔ)舤估算為：εt=-0.01206625σy+0.22……………（A.15）公式A.14和A.15中σy的單位是MPa。彈性J積分定義為：………………（A.16）及………………（A.17）參數(shù)Fb是管徑比α、相對(duì)缺陷長(zhǎng)度β和相對(duì)缺陷高度η的函數(shù)?！ˋ.18）這里……（A.19）…………………（A.20）…………………（A.21）c）評(píng)定點(diǎn)應(yīng)力比Lr應(yīng)力比的計(jì)算見(jiàn)下式：………………（A.22）式中塑性垮塌應(yīng)力σc由公式（A.22）和公式（A.23）確定：當(dāng)ηβ＜0.05時(shí)………（A.23）當(dāng)ηβ≥0.05時(shí)…………（A.24）注：π為弧度單位A.5.1.5方法三確定可接受缺陷尺寸A.5.1.5.1概述大多數(shù)的近海管道和管線(xiàn)，在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中存在有交變載荷。僅當(dāng)疲勞載荷譜密度超過(guò)5106的情況下，允許使用方法三。若設(shè)計(jì)文件有規(guī)定，可使用驗(yàn)證有效的合于使用原則來(lái)建立缺陷驗(yàn)收準(zhǔn)則。最為廣泛接受的評(píng)價(jià)程序是BS7910，該程序應(yīng)由高素質(zhì)的，且精通斷裂力學(xué)、管道焊接和無(wú)損檢測(cè)原理的分析師/工程師來(lái)實(shí)施。在建立缺欠驗(yàn)收準(zhǔn)則時(shí)，任何選定的評(píng)價(jià)程序均應(yīng)被看成一個(gè)整體，并適當(dāng)考慮安全系數(shù)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，各種評(píng)價(jià)程序及焊接工藝評(píng)定因素可能不同于方法一和方法二，不宜將不同方法的各部分混合使用。A.5.1.5.2疲勞缺陷擴(kuò)展包括下列內(nèi)容：1）應(yīng)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)钠诜治鰜?lái)確定初始的缺陷驗(yàn)收準(zhǔn)則?？梢允褂每晒_(kāi)獲取的各種程序和軟件來(lái)確定缺陷擴(kuò)展。在整個(gè)疲勞加載譜中，應(yīng)檢查所有峰值載荷時(shí)的靜態(tài)抗裂性。熟練的從業(yè)人員在整個(gè)應(yīng)用交變載荷的過(guò)程中可能會(huì)使用現(xiàn)成的軟件程序來(lái)進(jìn)行疲勞分析和靜態(tài)失效條件校核。2）使用方法一得到的允許缺陷尺寸可以被視為埋藏和表面缺陷的初始缺陷尺寸。如果在使用壽命結(jié)束前就達(dá)到了臨界缺陷尺寸或出現(xiàn)了靜態(tài)峰值載荷的失效（具有合適的設(shè)計(jì)或安全系數(shù)），初始缺陷尺寸就需要減小。應(yīng)注意根據(jù)服役類(lèi)型選擇合適的裂紋擴(kuò)展曲線(xiàn)（da/dN曲線(xiàn)）。BS7910提供了疲勞裂紋擴(kuò)展曲線(xiàn)以及如何選擇曲線(xiàn)的指南，業(yè)主可以提供補(bǔ)充信息，生成不同介質(zhì)條件下的管道的缺陷擴(kuò)展曲線(xiàn)。對(duì)于D/t值較小的鋼管，壁厚方向的應(yīng)力是非均勻的，，有必要進(jìn)行多個(gè)初始缺陷位置的分析。A.5.1.5.3檢測(cè)誤差和缺陷容限的安全系數(shù)應(yīng)通過(guò)評(píng)定合格的檢測(cè)系統(tǒng)/檢測(cè)工藝/檢測(cè)人員在特定項(xiàng)目或采用類(lèi)似材料和焊接工藝的項(xiàng)目中的NDT評(píng)定結(jié)果中提取的檢測(cè)誤差來(lái)修正可允許的缺陷高度。A.5.1.6橫向平面缺陷橫向平面缺陷需要返修或清除。焊縫缺陷從開(kāi)始到終止的累積缺陷高度不應(yīng)超過(guò)6.4mm和50%t中的較小值。A.5.2體積缺陷的驗(yàn)收極限高斷裂韌性材料中的埋藏體積缺陷，如夾渣或氣孔等產(chǎn)生失效的可能性要遠(yuǎn)低于平面缺陷，這些缺陷可以視同平面缺陷評(píng)定，或使用表A.5的簡(jiǎn)化方法。表面開(kāi)裂缺陷和根據(jù)缺陷相互影響規(guī)則被重新歸類(lèi)為表面開(kāi)裂缺陷的埋藏缺陷應(yīng)視同平面缺陷評(píng)價(jià)。注：無(wú)論如何評(píng)定缺陷，采用CTOD韌性和夏比沖擊功的最低值要求都是適合的。表A.3埋藏體積缺陷的驗(yàn)收極限缺陷類(lèi)型高度或?qū)挾乳L(zhǎng)度氣孔t/4或6.35mm，二者取其小t/4或6.35mm，二者取其小夾渣t/4或6.35mm，二者取其小4tA.5.3電弧燒傷電弧燒傷是由于引弧或操作不當(dāng)而引起管子內(nèi)外表面損傷的一種缺陷。這種缺陷通常是肉眼可見(jiàn)的點(diǎn)或孔洞，或者是X射線(xiàn)底片中黑度較大的影像區(qū)域。這些缺陷通常被熱影響區(qū)包圍著，其韌性可能低于母材和焊縫金屬。表A.4是未經(jīng)返修的電弧燒傷的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的前提是假設(shè)電弧燒傷區(qū)域的熱影響區(qū)韌性值為零，且所有平面缺陷的邊緣是鈍化的。若電弧燒傷缺陷含有肉眼可見(jiàn)或常規(guī)射線(xiàn)檢測(cè)可檢測(cè)到的裂紋，則應(yīng)進(jìn)行返修或割口。表A.4未經(jīng)返修的電弧燒傷的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量尺寸驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)寬度t或7.94mm，二者取其小長(zhǎng)度（任意方向）t或7.94mm，二者取其小深度（至弧坑底部）1.59mm，二者取其小注1：適用于最小CTOD值為0.127mm或0.254mm的情況。注2：大量數(shù)據(jù)顯示電弧燒傷（包括熱影響區(qū)）的深度不足其寬度的一半。A.5.4缺陷的相互影響a）若兩個(gè)缺陷足夠靠近，則可看成是單個(gè)大缺陷。應(yīng)根據(jù)圖A.11確定缺陷是否存在相互影響。若存在相互影響，則應(yīng)按圖A.11計(jì)算其缺陷的有效尺寸，并按本附錄評(píng)估；b）如果相互影響缺陷中的一個(gè)缺陷需要返修，則所有相互影響的缺陷都應(yīng)按A.7的要求進(jìn)行返修。圖A.11缺陷干涉評(píng)估準(zhǔn)則A.6記錄應(yīng)記錄按照本附錄所確定的缺陷類(lèi)型、位置及尺寸，記錄中還應(yīng)含有管道射線(xiàn)檢測(cè)或其他無(wú)損檢測(cè)的記錄。A.7返修A.7.1焊縫返修及驗(yàn)收依據(jù)本附錄判定的所有缺陷，應(yīng)按第7章的要求進(jìn)行返修或割口。焊縫返修區(qū)域的累計(jì)長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)管周長(zhǎng)30%或763mm兩者的較小值。返修區(qū)域應(yīng)按11.1條款的要求進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè)或按照11.4條款的要求進(jìn)行超聲波檢測(cè)。當(dāng)返修區(qū)域質(zhì)量滿(mǎn)足第9章的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)文件規(guī)定的更為嚴(yán)格的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)或A.7.2的規(guī)定時(shí)，該返修可接受。A.7.2依據(jù)方法3的特殊環(huán)境焊縫的返修及驗(yàn)收當(dāng)方法3的缺欠驗(yàn)收規(guī)定比第9章更為嚴(yán)格時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)文件規(guī)定的評(píng)價(jià)程序和補(bǔ)充焊接工藝評(píng)定結(jié)果建立返修焊縫的替代驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。A.8符號(hào)a——缺陷高度（mm）；c——缺陷半長(zhǎng)（mm）；D——鋼管外徑（mm）；dn——由J積分計(jì)算CTOD的轉(zhuǎn)換因子（無(wú)量綱）；E——楊式模量（MPa）；Je——J積分的彈性分量（MPamm）；Kl——應(yīng)力強(qiáng)度因子（MPa(mm)1/2）；Kr——FAD模式中的韌性比（無(wú)量綱）；Lr——FAD模式中的應(yīng)力比（無(wú)量綱）；Lrcutoff——FAD模式中的截?cái)鄳?yīng)力比（無(wú)量綱）；n——應(yīng)變硬化指數(shù)（無(wú)量綱）；Pr——標(biāo)準(zhǔn)化的載荷應(yīng)力或載荷水平，Pr=σa/σf（無(wú)量綱；t——管壁厚度（mm）；α——管徑和壁厚之比，α=D/t（無(wú)量綱）；β——缺陷長(zhǎng)度和管周長(zhǎng)之比，β=2c/πD，（無(wú)量綱）；δe——CTOD韌性值的彈性部分（mm）；δmat——CTOD韌性值（mm）；t——鋼管公稱(chēng)壁厚；η——缺陷高度和管壁厚之比，η=a/t，（無(wú)量綱）；v——泊松比（無(wú)量綱）；σa——最大軸向設(shè)計(jì)應(yīng)力（MPa）；σc——塑性破壞應(yīng)力（MPa）；σf——管材的流變應(yīng)力（MPa）；σt,T——管材的最大抗拉強(qiáng)度或UTS（MPa）；σy,Y——管材的規(guī)定最小屈服強(qiáng)度或SMYS（MPa）；εt——均勻應(yīng)變（無(wú)量綱）。

附錄B

（規(guī)范性附錄）

在役管道焊接技術(shù)B.1概述本附錄適用于在役管道及管道系統(tǒng)的管道元件返修及安裝過(guò)程中的焊接操作。為便于分析，本附錄將輸送原油、成品油或天然氣的管道統(tǒng)稱(chēng)為在役管道系統(tǒng)。本附錄適用于含有空氣、水和第1章范圍中未列出的其他產(chǎn)品的管道。在役管道系統(tǒng)上進(jìn)行焊接并得到的焊縫統(tǒng)稱(chēng)為在役焊縫。本附錄不適用于已經(jīng)完全關(guān)閉、停產(chǎn)或不再運(yùn)行的管道系統(tǒng)的焊接。若在役管道系統(tǒng)的運(yùn)行條件與第5章焊接工藝評(píng)定因素相比，不會(huì)增加焊縫金屬冷卻速度或氫致裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，則在役管道系統(tǒng)的焊接工藝可按照第5章或本附錄進(jìn)行評(píng)定。如果焊縫金屬冷卻速度或氫致裂紋風(fēng)險(xiǎn)增加，在役管道系統(tǒng)的焊接工藝應(yīng)按照本附錄進(jìn)行評(píng)定。在役管道系統(tǒng)的焊接主要有兩方面問(wèn)題。一是要避免“燒穿”，也就是焊接電弧燒穿管壁。另一方面是預(yù)防氫致裂紋，主要是由于介質(zhì)流動(dòng)增加管壁散熱，使得焊縫金屬冷卻速度增大。當(dāng)鋼管壁厚不小于6.4mm時(shí)，采用低氫型焊條焊接，通常不會(huì)出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。而對(duì)于在役的薄壁管線(xiàn)，需采取特殊措施，如控制焊接熱輸入量等防止燒穿。燒穿一般可能發(fā)生在堆焊回火焊道隔離層、對(duì)焊縫缺陷返修焊、對(duì)管壁金屬缺失進(jìn)行堆焊返修等工況條件下。氫致裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足三個(gè)條件：焊縫金屬含氫量、焊接接頭淬硬傾向及焊接接頭所承受的拘束應(yīng)力。若其中有一個(gè)條件不滿(mǎn)足，就可避免產(chǎn)生氫致裂紋。對(duì)在役管道系統(tǒng)進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)使用低氫型焊條或低氫焊接工藝。不能保證焊縫金屬低氫水平時(shí)應(yīng)采取減少焊接接頭淬硬組織形成的方法，如焊接熱輸入量控制法、預(yù)熱法、回火焊道工藝法等，均可有效地避免氫致裂紋。焊接熱輸入量控制法是使用足夠大的焊接熱輸入量，以克服介質(zhì)流動(dòng)帶來(lái)的負(fù)面影響，目前有多種預(yù)測(cè)焊接熱輸入量的方法，如計(jì)算機(jī)模擬熱分析，這些熱分析方法可預(yù)測(cè)焊接過(guò)程所需要的熱輸入量，但不應(yīng)替代焊接工藝評(píng)定（見(jiàn)B.2）。對(duì)某些在役管道系統(tǒng)進(jìn)行焊接時(shí)，由于輸送介質(zhì)散熱，會(huì)造成預(yù)熱困難。圖B.1為典型的回火焊道工藝的熔敷順序。為了減少焊接應(yīng)力，在組對(duì)時(shí)應(yīng)注意合理裝配，以減小根部的應(yīng)力集中。在役管道系統(tǒng)的焊接，既應(yīng)保證焊縫的安全性，又應(yīng)具有可靠的使用性能。例如，如果管壁比較?。ㄐ∮?.4mm），應(yīng)限制焊接熱輸入量以防止燒穿，但低熱輸入量又會(huì)因輸送介質(zhì)散熱而使焊縫金屬冷卻速度增大，導(dǎo)致氫致裂紋產(chǎn)生。這樣就應(yīng)合理調(diào)整焊接工藝參數(shù)。如果防止燒穿工況的最大焊接熱輸入量仍不可避免氫致裂紋時(shí)，則應(yīng)采取其他措施，如調(diào)整回火焊道順序。本附錄的主要內(nèi)容是防止在役管道系統(tǒng)焊縫中產(chǎn)生氫致裂紋。當(dāng)鋼管壁厚小于6.4mm，應(yīng)考慮燒穿的可能性，并應(yīng)使用計(jì)算機(jī)模擬熱分析或其他方法確定最大焊接熱輸入量。在役管道系統(tǒng)焊接時(shí)應(yīng)注意內(nèi)部流動(dòng)介質(zhì)在熱作用下易爆、易燃，或影響管材性能使其產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂或脆性斷裂等問(wèn)題。其他安全要求見(jiàn)SY6554《石油工業(yè)帶壓開(kāi)孔作業(yè)安全規(guī)范》。在役管道系統(tǒng)的焊接應(yīng)遵循本標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于角焊縫的要求，并滿(mǎn)足下列附加要求。支管角焊縫B型套筒角焊縫注：隔離層堆焊焊道宜采用直拉焊。后續(xù)焊道的焊接宜采用大熱輸入量，可對(duì)隔離層焊道的熱影響區(qū)起到細(xì)化和回火的作用。圖B.1回火焊道熔敷順序示例B.2在役管道系統(tǒng)的焊接工藝評(píng)定除5.6關(guān)于焊接工藝規(guī)程的內(nèi)容說(shuō)明外，在役管道系統(tǒng)焊接工藝還應(yīng)符合本附錄所規(guī)定的替代/附加要求。B.2.1焊接工藝規(guī)程B.2.1.1鋼管和管件在役管道系統(tǒng)焊接時(shí)，除了指明材料的SMYS外，還應(yīng)指明材料的碳當(dāng)量。B.2.1.1.2管道服役條件在役管道系統(tǒng)焊接時(shí)，應(yīng)指明焊接工藝適用的管道服役條件（如輸送介質(zhì)、流量等）。B.2.1.1.3焊接熱輸入量范圍焊接工藝采用熱輸入量控制法時(shí)，為克服介質(zhì)流動(dòng)影響而采用足夠大的焊接熱輸入量，應(yīng)規(guī)定焊接熱輸入量范圍。焊接工藝采用回火焊道時(shí)，為克服介質(zhì)流動(dòng)影響而規(guī)定了回火焊道熔覆順序的，應(yīng)要求每焊道的焊接熱輸入量范圍。焊接熱輸入量計(jì)算公式見(jiàn)附錄C。B.2.1.1.4焊道順序采用回火焊道焊接工藝克服介質(zhì)流動(dòng)影響時(shí)，應(yīng)規(guī)定焊道順序和焊道間距，以確保對(duì)前一焊道的回火作用。B.2.2焊接工藝評(píng)定因素的變更當(dāng)表B.1中規(guī)定的焊接工藝評(píng)定因素變更時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行在役管道焊接工藝評(píng)定。當(dāng)焊接工藝規(guī)程有表B.1中規(guī)定的焊接工藝評(píng)定因素以外的變更時(shí)，可修訂焊接工藝規(guī)程，不必重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。表B.2中列出了焊接工藝評(píng)定因素覆蓋范圍，并與焊工上崗資格因素進(jìn)行了比較。表B.1焊接工藝評(píng)定因素序號(hào)類(lèi)型焊接工藝評(píng)定因素的變更B.2.2.1鋼管和管件對(duì)于在役管道系統(tǒng)的角焊縫，SMYS不是基本要素。除在役管道系統(tǒng)的角焊縫外，其余焊接接頭抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于等于鋼管和管件的規(guī)定最小抗拉強(qiáng)度。下列規(guī)定外，焊接工藝評(píng)定所用鋼管和管件的碳當(dāng)量增加構(gòu)成基本要素：1）若焊接工藝評(píng)定的散熱條件比在役管道系統(tǒng)焊接更為惡劣，且不會(huì)增加在役管道系統(tǒng)焊接的氫致裂紋風(fēng)險(xiǎn)，則可使用比焊接工藝評(píng)定時(shí)碳當(dāng)量更高的鋼管和管件。B.2.2.2管道服役條件管道服役條件惡化，如焊縫金屬冷卻速度增加構(gòu)成基本要素。B.2.2.3壁厚1）堆焊返修時(shí)，壁厚是基本要素。2）在役管道系統(tǒng)焊接時(shí)散熱嚴(yán)重，壁厚是基本要素。3）上述兩種情況外的其它工況，壁厚不屬于基本要素。對(duì)在役管道系統(tǒng)的金屬缺失進(jìn)行堆焊返修時(shí)，剩余壁厚小于焊接工藝評(píng)定的壁厚，壁厚是基本要素。B.2.2.4焊道熔覆順序回火焊道從一種焊道順序變更為另一種焊道順序是基本要素。對(duì)于回火焊道規(guī)定的焊道間距變化超過(guò)評(píng)定記錄值構(gòu)成基本要素。B.2.2.5焊接方法焊接工藝規(guī)程中焊接方法的變更。B.2.2.6接頭設(shè)計(jì)接頭設(shè)計(jì)的重大變更（如對(duì)接焊縫改為角焊縫）。帶坡口角焊縫評(píng)定合格的焊接工藝適用于不帶坡口角焊縫。B.2.2.7填充金屬表1規(guī)定的填充金屬組別，從一組變更為另一組。還應(yīng)從力學(xué)性能和氫致裂紋敏感性的方面考慮母材和填充金屬的匹配性。B.2.2.8保護(hù)氣體和流量一種保護(hù)氣體變更為另一種保護(hù)氣體，或一種混合氣體變更為另一種混合氣體。保護(hù)氣體流量范圍增加或減少超過(guò)20%。B.2.2.9電特性直流焊接時(shí)焊條（或焊絲）接正極變更為接負(fù)極或反之；直流電變?yōu)榻涣麟娀蚍粗?。B.2.2.10焊接熱輸入焊接工藝規(guī)程中焊接熱輸入量的變更。焊接工藝規(guī)程的焊接熱輸入量應(yīng)基于焊接工藝評(píng)定的焊接熱輸入量范圍及避免裂紋和燒穿的焊接熱輸入量范圍。B.2.2.11焊道之間的時(shí)間間隔第一層焊道或隔離層堆焊焊道完成后至第二層焊道開(kāi)始前所允許的最長(zhǎng)時(shí)間間隔的增加。隔離層堆焊焊道的第一回火焊道完成后至第二回火焊道開(kāi)始前允許的最長(zhǎng)時(shí)間間隔的增加。B.2.2.12焊接方向從下向焊改為上向焊，或者反之。B.2.2.13預(yù)熱降低焊接工藝規(guī)程的最低預(yù)熱溫度。如果計(jì)算機(jī)熱模擬分析預(yù)測(cè)的預(yù)熱溫度的變化不會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬冷卻速度高于焊接工藝評(píng)定，則可以取消或降低預(yù)熱溫度。B.2.2.14層（道）間溫度降低焊接工藝規(guī)程的層（道）間溫度范圍。如果散熱條件比焊接工藝評(píng)定更惡劣，且不增加氫致裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，則無(wú)需重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定即可降低層（道）間溫度。B.2.2.15焊后熱處理增加焊后熱處理工藝或改變焊接工藝規(guī)程中焊后熱處理的參數(shù)范圍或溫度值。B.2.2.16消氫處理降低焊接工藝規(guī)程中焊后熱的時(shí)間或溫度范圍。如果后熱低于評(píng)定記錄值，且不增加氫致裂紋風(fēng)險(xiǎn)，則可減少時(shí)間或降低溫度。表B.2焊接工藝評(píng)定和焊工上崗資格考試適用的焊接工藝評(píng)定因素焊接工藝評(píng)定因素在役管道系統(tǒng)的焊接工藝評(píng)定在役管道系統(tǒng)的套筒套筒角焊縫焊工上崗考試a在役管道系統(tǒng)的支管坡口焊縫的焊工上崗考試a在役管道系統(tǒng)的管壁金屬缺失堆焊返修焊工上崗考試在役管道系統(tǒng)套筒縱焊縫的焊工上崗考試b在役管道系統(tǒng)的返修焊接工藝評(píng)定在役管道系統(tǒng)的返修焊工上崗考試焊接工藝B.2.2.5B.3.1B.3.1B.3.1B.3.1B.7.1.2.3B.7.2.4B.7.2.3管道帶壓運(yùn)行條件下焊縫金屬的強(qiáng)度cc碳當(dāng)量B.2.2.1B.2.2.1焊縫冷卻速度B.2.2.2B.3.2B.3.2B.3.2B.3.2B.2.2.2接頭設(shè)計(jì)B.2.2.6B.3.1B.3.1B.3.1B.3.1返修類(lèi)型B.7.1.2.1B.7.2.3剩余壁厚B.7.2.3壁厚，如剩余壁厚小于6.4mm和評(píng)定壁厚兩者之間的較大值dd主管管徑B.3.1B.3.1B.7.2.3主管壁厚B.2.2.3.bB.3.1B.3.1B.3.1B.3.1B.7.2.3支管管徑B.3.1B.3.1B.7.2.3支管壁厚B.3.1B.3.1B.7.2.3電特性B.2.2.9B.2.2.9焊接熱輸入B.2.2.10B.3.2B.3.2B.3.2B.3.2B.2.2.10e支管位置B.3.1B.3.1B.7.2.3坡口位置B.7.2.3套筒角焊縫位置B.3.1B.3.1B.7.2.3焊接方向B.2.2.12B.3.1B.3.1B.3.1B.3.1B.2.2.12B.7.2.3焊縫熔覆順序B.2.2.4B.3.2B.3.2B.3.2B.3.2B.2.2.4B.3.2填充金屬組別B.2.2.7B.3.1B.3.1B.3.1B.3.1B.2.2.7B.7.2.3保護(hù)氣體類(lèi)型B.2.2.8B.2.2.8B.2.2.8B.2.2.8B.2.2.8B.2.2.8保護(hù)氣體流量B.2.2.8B.2.2.8預(yù)熱B.2.2.13B.2.2.13層（道）間溫度B.2.2.14B.2.2.14焊后后熱B.2.2.16B.2.2.16a.在役管道系統(tǒng)的套筒角焊縫和支管坡口焊縫的焊工上崗考試除遵循6.1外，還應(yīng)符合上表要求。b．附錄B適用于在役管道系統(tǒng)中與主管相關(guān)的焊接操作。c.焊縫金屬?gòu)?qiáng)度不是一個(gè)焊接工藝評(píng)定因素，但除套筒角焊縫以外的其它焊縫，如支管坡口焊縫、套筒縱向焊縫和堆焊返修焊縫，焊縫金屬?gòu)?qiáng)度應(yīng)大于或等于鋼管、管件的SMTS。d.當(dāng)剩余壁厚小于6.4mm時(shí)，應(yīng)評(píng)估會(huì)增大燒穿風(fēng)險(xiǎn)的因素，如焊接熱輸入量過(guò)大，或其他導(dǎo)致管內(nèi)壁溫度升高的條件。e.在安裝焊接過(guò)程中，如果焊接熱輸入量較大偏離評(píng)定記錄值，會(huì)導(dǎo)致冷裂紋敏感性?xún)A向或燒穿風(fēng)險(xiǎn)增加。B.2.3試驗(yàn)接頭的焊接B.2.3.1在役管道系統(tǒng)中支管和套袖的焊接應(yīng)按5.7的規(guī)定進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)行試驗(yàn)接頭焊接時(shí)，應(yīng)模擬管道運(yùn)行條件。B.2.3.2焊接試驗(yàn)接頭時(shí)，試驗(yàn)管內(nèi)充滿(mǎn)水，且水流過(guò)試驗(yàn)截面時(shí)的熱條件與施工現(xiàn)場(chǎng)相同或更為惡劣（見(jiàn)圖B.2）。只有模擬現(xiàn)場(chǎng)焊接條件的焊接工藝評(píng)定才能應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)。也可采用其他介質(zhì)（如機(jī)油）來(lái)模擬不太惡劣的熱環(huán)境。B.2.3.3在役管道系統(tǒng)中支管和套筒角焊縫的焊件焊接應(yīng)符合5.4的規(guī)定。B.2.3.4堆焊返修焊縫的焊件焊接應(yīng)在含有模擬壁損的管段上進(jìn)行。模擬的管壁金屬缺失面積應(yīng)足夠大，也可進(jìn)行多個(gè)小面積管道壁損的焊接，以滿(mǎn)足制取試樣數(shù)量要求。取樣位置如B.2.4.1所示，設(shè)計(jì)文件也可規(guī)定其他取樣位置要求。模擬壁損處的剩余壁厚應(yīng)不大于焊接工藝規(guī)程中規(guī)定的最小值。堆焊返修后應(yīng)達(dá)到原始鋼管壁厚。B.2.4焊接接頭試驗(yàn)B.2.4.1準(zhǔn)備取樣和制樣應(yīng)符合圖B.3和B.4的規(guī)定。試驗(yàn)項(xiàng)目和試樣數(shù)量見(jiàn)表B.1。試樣的切割、加工或破壞性試驗(yàn)應(yīng)在焊接完成24小時(shí)后進(jìn)行。表B.1試驗(yàn)項(xiàng)目和試樣數(shù)量管壁厚（mm）接頭類(lèi)型試樣類(lèi)型a拉伸刻槽錘斷背彎面彎側(cè)彎宏觀(guān)金相≤12.7縱向坡口焊縫2222套筒角焊縫4b44支管坡口焊縫4b44堆焊修補(bǔ)242c＞12.7縱向坡口焊縫224套筒角焊縫4b44支管坡口焊縫4b44堆焊修補(bǔ)2222ca外徑小于或等于114.3mm的鋼管或支管，宜焊接兩個(gè)焊件。b刻槽錘斷試驗(yàn)后，剩余的試件部分可進(jìn)行面彎試驗(yàn)（見(jiàn)B.2.4.5）?？蛇x擇面彎試驗(yàn)來(lái)代替刻槽錘斷試驗(yàn)。c宏觀(guān)試驗(yàn)后，剩余的試件部分可進(jìn)行面彎或側(cè)彎試驗(yàn)（見(jiàn)B.2.4.5和5.6.5）可選擇面彎或側(cè)彎試驗(yàn)來(lái)代替宏觀(guān)金相試驗(yàn)。注：焊接工藝評(píng)定采用圖中的焊接位置和焊縫位置時(shí)，可進(jìn)行任何現(xiàn)場(chǎng)施工條件的安裝焊接。焊接工藝評(píng)定也可使用其它焊接位置和焊縫位置，但僅適用于具有相同現(xiàn)場(chǎng)施工條件的安裝焊接。圖B.2焊接工藝評(píng)定和焊工上崗考試的焊件示例B.2.4.2縱向坡口焊縫套筒的縱向焊縫應(yīng)按5.3進(jìn)行試驗(yàn)。如果焊接時(shí)使用了背部墊板，試驗(yàn)前應(yīng)先去除。試驗(yàn)前試樣可在室溫下展平。B.2.4.3支管坡口焊縫、套筒角焊縫和堆焊修補(bǔ)焊縫支管坡口焊縫和套筒角焊縫的試驗(yàn)應(yīng)按5.5、B.2.4.4和B.2.4.5進(jìn)行。堆焊修補(bǔ)焊縫的試驗(yàn)應(yīng)按5.3.2、B.2.4.4和B.2.4.5進(jìn)行。當(dāng)需要進(jìn)行側(cè)彎試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按5.3.5進(jìn)行。B.2.4.4宏觀(guān)金相試驗(yàn)——支管坡口焊縫、套筒角焊縫和堆焊修補(bǔ)焊縫B.2.4.4.1準(zhǔn)備宏觀(guān)金相試樣應(yīng)至少13mm寬，如圖B.5所示。試樣可先通過(guò)機(jī)械切割或氧氣切割進(jìn)行粗加工，然后機(jī)加工切除至少6mm。宏觀(guān)金相試樣應(yīng)至少有一個(gè)表面經(jīng)600目砂紙拋光。應(yīng)用過(guò)硫酸銨、稀鹽酸等侵蝕劑侵蝕試樣表面，以清晰顯示焊縫組織。B.2.4.4.2目視檢查應(yīng)在可充分顯示焊縫完整細(xì)節(jié)的光線(xiàn)下對(duì)金相試樣進(jìn)行檢查，不需使用光學(xué)顯微鏡或其他表面無(wú)損檢測(cè)方法。B.2.4.4.3硬度試驗(yàn)應(yīng)從4個(gè)宏觀(guān)金相試樣中隨機(jī)選取兩個(gè)試樣進(jìn)行硬度試驗(yàn)，宜為10kg載荷的維氏硬度計(jì)，試驗(yàn)應(yīng)符合GB/T4340.1的要求。應(yīng)在焊趾熱影響區(qū)部位的粗晶區(qū)進(jìn)行最少5個(gè)硬度點(diǎn)的測(cè)試。機(jī)動(dòng)焊的焊接熱影響區(qū)較為狹窄時(shí)，可采用更小載荷的維氏硬度計(jì)。B.2.4.4.4要求每個(gè)試樣的根部應(yīng)完全熔合、無(wú)裂紋。角焊縫的焊腳高度應(yīng)至少為焊接工藝規(guī)程的要求高度，角焊縫的凹凸度誤差不應(yīng)超過(guò)1.6mm，咬邊深度不應(yīng)超過(guò)0.8mm與鋼管壁厚12.5%兩者中的最小值。在役管道系統(tǒng)的焊接接頭硬度值不應(yīng)超過(guò)表B.2的規(guī)定。表B.2中的有效厚度應(yīng)根據(jù)公式計(jì)算：te=(2ts+ta)/3其中，te為有效壁厚（mm）ts為鋼管壁厚（mm）ta為配件壁厚（mm）表B.2非酸性環(huán)境下焊接接頭的最大硬度值，HV10有效壁厚（mm）≤9.512.715.919.1CEIIW≤0.35≥0.5≤0.35≥0.5≤0.35≥0.5≤0.35≥0.5低氫焊接工藝（焊縫金屬氫含量最大為4ml/100g）375425358408342392325375低氫焊接工藝（焊縫金屬氫含量最大為8ml/100g）350400335383317367300350其它焊接工藝300350285335265315250300注：表中給定的硬度值可能不適用于C%<0.10%的微合金鋼及SMYS≥555MPa的鋼管。注：T為拉伸試樣；RB為背彎試樣；FB為面彎試樣；NB為刻槽錘斷試樣；SB為側(cè)彎試樣；MT為宏觀(guān)金相試樣。圖B.3試樣的取樣位置注：FB為面彎試樣；MT為宏觀(guān)金相試樣；SB為側(cè)彎試樣；NB為刻槽錘斷試樣。圖B.4堆焊修補(bǔ)焊縫的取樣位置注：每個(gè)試樣至少有一個(gè)剖面應(yīng)磨光并腐蝕，以清晰顯示焊接接頭結(jié)構(gòu)。圖B.5在役管道系統(tǒng)的焊接接頭宏觀(guān)金相試樣B.2.4.5面彎試驗(yàn)——支管坡口焊縫、套筒角焊縫和堆焊修補(bǔ)焊縫B.2.4.5.1準(zhǔn)備面彎試樣如圖B.5所示，約230mm長(zhǎng)，25mm寬。面彎試樣可先通過(guò)機(jī)械切割或氧氣切割的方法制成粗樣，然后用機(jī)加工去除3mm切割面。試樣各表面應(yīng)光滑平行，且其長(zhǎng)邊緣應(yīng)磨成圓角。套筒、支管和加強(qiáng)板應(yīng)去除至與試樣表面平齊，但不應(yīng)低于試樣表面，如圖B.5所示。所有咬邊不應(yīng)磨除。試驗(yàn)前試樣不應(yīng)壓平。B.2.4.5.2方法面彎試驗(yàn)應(yīng)在焊后24小時(shí)后進(jìn)行。面彎試驗(yàn)應(yīng)在導(dǎo)向彎曲模具上彎曲，模具如圖B.5所示。試樣的焊縫中心應(yīng)對(duì)準(zhǔn)壓頭軸線(xiàn)，并以焊縫外表面朝向下模。在試樣上表面施加壓力，將試樣壓入下模內(nèi)，直到試樣彎曲或近似U形。注：1.壁厚大于12.7mm時(shí)，應(yīng)將試樣內(nèi)表面機(jī)加工去除至12.7mm厚。2.可采用刻槽錘斷試樣試驗(yàn)后的剩余部分制作面彎試樣。圖B.5面彎試樣B.2.4.5.3要求面彎試樣的彎曲拉伸面上，焊縫和熱影響區(qū)發(fā)現(xiàn)的任何方向上的裂紋或缺欠尺寸應(yīng)不大于公稱(chēng)壁厚的1/2，且不大于3.0mm。若試樣邊緣出現(xiàn)裂紋但未發(fā)現(xiàn)其他明顯缺欠，則任何方向上的裂紋長(zhǎng)度應(yīng)不大于6mm。B.3在役管道系統(tǒng)的焊工資格D3.1焊工上崗資格從事在役管道系統(tǒng)縱向焊縫、套筒角焊縫、堆焊修補(bǔ)焊縫等焊接操作的焊工應(yīng)按B.3.2的要求，使用評(píng)定合格的在役管道系統(tǒng)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行上崗考試。焊工上崗考試所完成的焊縫應(yīng)按B.3.3的要求進(jìn)行破壞性試驗(yàn)。焊工上崗資格因素如下：焊接方法的變更，如：一種焊接方法變更為另外一種不同的焊接方法；焊接方法組合的變更，除非焊工具有每一種焊接方法的單項(xiàng)資格，否則應(yīng)使用該組合焊接方法進(jìn)行上崗考試。從下向焊改為上向焊，或者反之。填充金屬組別的變更。從表２的組別1或2變更為其它組別，或者組別3至8變更為組別1或2。表2中未列出的填充金屬組別變更為任何其它組別的填充金屬或反之。接頭設(shè)計(jì)的重大變更。坡口面角度等微小變化不屬于焊工上崗資格因素。如焊工取得套筒角焊縫的焊接資格，則具備在管道與套筒的套筒角焊縫或管道與支管之間角焊縫的焊接資格。如焊工取得支管焊縫（包括支管坡口焊縫、支管角焊縫）的焊接資格，則具備支管焊縫的焊接資格。如焊工取得縱向坡口焊縫的焊接資格，則具備在主管道套筒的縱向坡口焊縫以及帶墊板的縱向坡口焊縫的焊接資格。增加管道、支管或套筒的管徑。如焊工取得323.9mm及以上管徑的角焊縫焊接資格，則具備所有管徑的焊接資格。如焊工取得支管焊縫（包括支管坡口焊縫、支管角焊縫）的焊接資格，且管徑大于等于323.9mm，則具備對(duì)所有管徑的焊接資格。對(duì)于堆焊修補(bǔ)焊縫和縱向坡口焊縫，主管或套筒的管徑不屬于焊工上崗資格因素。增加管道、支管或套筒的壁厚。當(dāng)焊接壁厚小于6.4mm時(shí)，焊工應(yīng)證明其有能力防止燒穿。如焊工取得6.4mm及以上壁厚的套筒角焊縫焊接資格，則具備對(duì)所有壁厚的焊接資格。如焊工取得支管焊縫（包括支管坡口焊縫、支管角焊縫）的焊接資格，且壁厚大于等于6.4mm，則具備對(duì)所有壁厚的焊接資格。如焊工取得縱向坡口焊縫的焊接資格，且套筒壁厚大于等于9.5mm，則具備對(duì)所有壁厚套筒的焊接資格。對(duì)于堆焊修補(bǔ)焊縫，主管壁厚不屬于基本變素。焊接位置的變更。如焊工取得主管和套筒焊接位置為水平固定或斜45°固定位置的角焊縫焊接資格，則具備對(duì)所有焊接位置的焊接資格；如焊工取得主管焊接位置為水平固定或斜45°固定，支管位于主管側(cè)面、底部或側(cè)面與底部之間的焊接位置的角焊縫焊接資格，則具備對(duì)所有焊接位置的焊接資格；如焊工取得主管焊接位置為水水平固定或斜45°固定位置的支管焊縫（包括支管坡口焊縫、支管角焊縫）的焊接資格，則具備對(duì)所有支管焊接位置的焊接資格；如焊工取得支管位于主管側(cè)面、底部或側(cè)面與底部之間的焊接位置的支管焊縫（包括支管坡口焊縫、支管角焊縫）的焊接資格，則具備對(duì)所有支管焊接位置的焊接資格；如焊工取得套筒焊接位置為水平固定或斜45°固定位置的縱向坡口焊縫的焊接資格，則具備對(duì)所有焊接位置的焊接資格；如焊工取得主管焊接位置為水平固定或斜45°固定，且焊縫返修位于主管底部位置的焊接資格，則具備對(duì)所有焊接位置的返修焊接資格；如焊工取得主管側(cè)面焊接位置的焊接資格，則具備對(duì)主管側(cè)面和頂部位置的返修焊接資格；如焊工取得主管頂部焊接位置的焊接資格，則具備對(duì)主管頂部位置的返修焊接資格。B.3.2考試焊口的焊接B.3.2.1焊接考試焊口時(shí)，應(yīng)模擬在役管道系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)流動(dòng)介質(zhì)的散熱情況。B.3.2.2焊接管試件時(shí)，試驗(yàn)管內(nèi)充滿(mǎn)水，且保持水流動(dòng)的散熱條件與施工現(xiàn)場(chǎng)相同或更惡劣，見(jiàn)圖B.2。此條件下考試合格的焊工視為具備在役管道焊接上崗資格。也可采用其他介質(zhì)（如機(jī)油）來(lái)模擬散熱條件相對(duì)較好的工況。B.3.2.3焊工完成的試件，除應(yīng)符合B.3.3中關(guān)于破壞性試驗(yàn)的要求外，還應(yīng)在執(zhí)行焊接工藝規(guī)程條件下能夠避免出現(xiàn)導(dǎo)致冷裂紋的淬硬組織，并防止燒穿。對(duì)于焊接熱輸入量控制法的焊接工藝，焊工應(yīng)有能力將焊接熱輸入量控制在焊接工藝規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)。對(duì)于回火焊道工藝法的焊接工藝，焊工應(yīng)有能力按焊接工藝規(guī)程要求正確排布焊道位置和焊道順序，并能將焊接熱輸入量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。B.3.3破壞性試驗(yàn)若考試焊口經(jīng)檢驗(yàn)和試驗(yàn)符合6.6和6.7的要求，則焊工具有上崗資格。對(duì)于縱向焊縫，試樣的最少數(shù)目和試驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表B.2。對(duì)于堆焊修補(bǔ)焊工，試樣的最少數(shù)目和試驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表B.1。表B.2縱焊縫焊工資格試驗(yàn)項(xiàng)目和試樣數(shù)量管壁厚（mm）試樣類(lèi)型拉伸刻槽錘斷背彎面彎側(cè)彎≤12.71111——＞12.711————2B.3.4記錄應(yīng)記錄焊工考試時(shí)的管道運(yùn)行條件（如輸送介質(zhì)、流量等）。施工條件可分組。B.4在役管道系統(tǒng)焊接的推薦操作B.4.1工程焊接在役管道系統(tǒng)焊接除應(yīng)執(zhí)行第7章要求外，還應(yīng)執(zhí)行本附錄的要求。在役管道系統(tǒng)焊接前，應(yīng)綜合考慮工作壓力、流動(dòng)介質(zhì)和焊接部位壁厚等影響安全的因素。應(yīng)檢查焊接區(qū)域，確保無(wú)缺欠且剩余壁厚符合要求。焊工應(yīng)熟悉不同輸送介質(zhì)管道（原油、成品油或天然氣等）切割和焊接的安全預(yù)防措施，具體安全要求見(jiàn)SY6554《石油工業(yè)帶壓開(kāi)孔作業(yè)安全規(guī)范》。B.4.2組對(duì)B.4.2.1裝配焊接套筒和馬鞍型加強(qiáng)板時(shí)，套筒或馬鞍型加強(qiáng)板與主管之間的間隙不應(yīng)太大。應(yīng)使用夾具進(jìn)行合理裝配。如有必要，可在主管上進(jìn)行預(yù)堆焊使間隙最小。B.4.2.2根部間隙——縱向焊縫主管中任何裂紋都會(huì)受到環(huán)向應(yīng)力的影響，縱向焊縫焊透至主管上存在很大風(fēng)險(xiǎn)。禁止將縱向焊縫直接焊透至主管上。當(dāng)整個(gè)套筒的縱向焊縫需要100%焊透時(shí)，應(yīng)在套筒的背部加裝低碳鋼墊板，且根部間隙應(yīng)足夠大。此類(lèi)縱向焊縫不屬于在役焊縫。B.4.3焊接順序套筒和支管的推薦焊接順序如圖B.6至圖B.11所示。對(duì)于B型套筒，應(yīng)先完成縱向焊縫的焊接，然后進(jìn)行套筒角焊縫的焊接。必須在完成套筒一端套筒角焊縫焊接后，才允許進(jìn)行另一端的套筒角焊縫焊接。對(duì)于其他類(lèi)型的套筒，應(yīng)采用使殘余應(yīng)力最小化的焊接順序。制定堆焊修補(bǔ)焊接工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)包括焊前準(zhǔn)備和焊道熔敷順序。例如，應(yīng)先堆焊外圈焊道以確定修補(bǔ)邊界，不允許超邊界焊接。在修補(bǔ)邊界內(nèi)進(jìn)行第一層堆焊時(shí)，應(yīng)按限定的焊接熱輸入量進(jìn)行焊接避免燒穿。在第一層堆焊焊縫上進(jìn)行第二層堆焊時(shí)，應(yīng)對(duì)第一層外圈焊道的焊趾部位熱影響區(qū)進(jìn)行回火處理。后續(xù)堆焊的焊道和焊層可使用較高的焊接熱輸入量，以進(jìn)一步回火第一層堆焊焊道，但存在燒穿風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，仍應(yīng)按限定的焊接熱輸入量要求進(jìn)行焊接。為了完全修復(fù)金屬壁厚缺失，可進(jìn)行多層的堆焊焊接。注：此為推薦焊接順序；可按照業(yè)主的意見(jiàn)采用其他焊接順序。圖B.6補(bǔ)強(qiáng)板注：此為推薦焊接順序；可按照業(yè)主的意見(jiàn)采用其他焊接順序。圖B.7馬鞍型補(bǔ)強(qiáng)板注：此為推薦焊接順序;可按業(yè)主的意見(jiàn)采用其他焊接順序，第3和第4道環(huán)向焊縫可不焊。圖B.8對(duì)開(kāi)三通套筒注1：此為推薦焊接順序；可按照業(yè)主的意見(jiàn)采用其他焊接順序。注2：施焊時(shí)，管件承受管線(xiàn)工作壓力。圖B.9全包圍三通套筒B.4.4焊接方向在役管道進(jìn)行焊接時(shí)，焊接方向應(yīng)盡可能與環(huán)向應(yīng)力方向平行，即沿圓周方向進(jìn)行焊接。B.5在役管道焊縫的檢測(cè)與試驗(yàn)B.5.1焊縫的檢查和試驗(yàn)應(yīng)按第8章的要求進(jìn)行，并執(zhí)行本附錄的附加要求。B.5.2與主管相連的焊縫易產(chǎn)生焊道下裂紋或延遲裂紋，應(yīng)采用無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。使用的檢測(cè)方法應(yīng)能檢測(cè)出裂紋（尤其是主管焊趾部位的裂紋）。可采用磁粉檢測(cè)、超聲檢測(cè)，或兩者共用，使用評(píng)定合格的檢測(cè)工藝規(guī)程，能有效檢測(cè)出套筒、馬鞍型加強(qiáng)板和支管等與主管焊接的焊趾部位的氫致裂紋。B.5.3在檢測(cè)氫致裂紋前，應(yīng)考慮易出現(xiàn)裂紋的時(shí)機(jī)與焊縫產(chǎn)生裂紋概率的關(guān)系，確定合適的檢測(cè)延遲時(shí)間；延遲時(shí)間較長(zhǎng)可降低檢測(cè)完成后裂紋出現(xiàn)的概率；采用可靠的焊接工藝也可使延遲裂紋出現(xiàn)的可能性降至最低。B.6無(wú)損檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（包括目視檢查）第9章的無(wú)損檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)適用于在役管道系統(tǒng)的焊縫。堆焊修補(bǔ)的焊縫長(zhǎng)度是指缺陷所在方向上的最大焊縫長(zhǎng)度。B.7在役管道的焊縫返修本節(jié)適用于對(duì)在役管道系統(tǒng)上的新焊縫進(jìn)行焊接返修，以及對(duì)在役管道系統(tǒng)原焊縫上的焊接缺陷或服役過(guò)程中的損壞進(jìn)行焊接返修。當(dāng)在役管道系統(tǒng)焊縫需要返修時(shí)，應(yīng)對(duì)該部位進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，以確保焊縫內(nèi)部不存在影響打磨或焊接操作的危害性缺陷。無(wú)法進(jìn)行焊縫內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)時(shí)，不得進(jìn)行打磨操作。首次對(duì)在役管道系統(tǒng)上的新焊縫進(jìn)行焊接返修時(shí)，應(yīng)由合格的在役管道系統(tǒng)焊工按照原在役管道系統(tǒng)的焊接工藝規(guī)程進(jìn)行焊接。若進(jìn)行第二次返修，則應(yīng)按B.7的規(guī)定進(jìn)行返修焊接工藝評(píng)定和返修焊工資格考試。對(duì)在役管道系統(tǒng)原焊縫上的焊接缺陷或服役過(guò)程中的損壞進(jìn)行焊接返修時(shí)，應(yīng)按在役管道系統(tǒng)的返修焊接工藝規(guī)程進(jìn)行焊接，并由符合B.7要求的在役管道系統(tǒng)的返修焊工進(jìn)行操作。依據(jù)10.4和B.3的規(guī)定取得相應(yīng)資格的焊工應(yīng)具有在役管道系統(tǒng)返修的焊接資格。B.7.1在役管道系統(tǒng)的返修焊接工藝評(píng)定當(dāng)在役管道系統(tǒng)返修焊接工藝規(guī)程存在B.2.2所列基本要素或以下變更時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行返修焊接工藝評(píng)定，并編制新的返修焊接工藝規(guī)程。B.7.1.1基本要素表B.3中包含了適用于在役管道系統(tǒng)返修焊接工藝規(guī)程的基本要素。表B.3返修焊接工藝評(píng)定因素序號(hào)類(lèi)型焊接工藝評(píng)定因素的變更B.7.1.2.1去除缺陷的位置部分壁厚返修時(shí)，去除缺陷的位置從中心線(xiàn)變更為熔合線(xiàn)蓋面焊道返修時(shí)，去除缺陷的位置從中心線(xiàn)變更為熔合線(xiàn)B.7.1.2.2返修類(lèi)型返修類(lèi)型的變更。全壁厚返修變更為部分壁厚返修時(shí)不構(gòu)成基本要素的變更。B.7.1.2.3焊接方法的變更返修焊接方法不同于原焊接工藝評(píng)定的焊接方法堆焊修補(bǔ)的焊接方法不同于原始焊縫的焊接方法原焊縫使用了自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊（FCAW-S），如果返修焊接將使用相同的焊接方法，則應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。B.7.1.2返修焊接工藝評(píng)定的破壞性試驗(yàn)在役管道系統(tǒng)的返修焊接工藝評(píng)定應(yīng)進(jìn)行目視檢查和破壞性試驗(yàn)。按管理規(guī)定可進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。返修焊接工藝評(píng)定時(shí)，焊縫冷卻至環(huán)境溫度之前不應(yīng)進(jìn)行破壞性試驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)。表B.4試驗(yàn)項(xiàng)目和試樣數(shù)量返修類(lèi)型試樣類(lèi)型a拉伸面彎宏觀(guān)/硬度沖擊支管全壁厚0110部分壁厚（坡口焊縫）111a部分壁厚（支管角焊縫和套筒角焊縫）0110蓋面焊縫0110支管背面焊縫0110a.硬度和夏比沖擊試驗(yàn)的試樣數(shù)量和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)參考原焊縫技術(shù)要求。B.7.2在役管道系統(tǒng)返修焊工資格根據(jù)B.7規(guī)定，應(yīng)按合格的在役管道系統(tǒng)返修焊接工藝規(guī)程或使用原焊接工藝規(guī)程，由在役管道系統(tǒng)返修焊工進(jìn)行返修焊接。B.7.2.1返修焊工上崗資格焊工應(yīng)根據(jù)評(píng)定合格的在役管道系統(tǒng)返修焊接工藝規(guī)程進(jìn)行上崗考試。鋼管強(qiáng)度等級(jí)的改變不是在役管道系統(tǒng)返修焊工上崗資格因素?？荚嚂r(shí)，焊工應(yīng)自行準(zhǔn)備返修坡口，并焊接足夠的長(zhǎng)度，以滿(mǎn)足破壞性試驗(yàn)的試樣數(shù)量要求?？荚嚭缚p應(yīng)滿(mǎn)足第６章的目視檢查和無(wú)損檢測(cè)檢測(cè)要求，應(yīng)記錄并保存在役管道系統(tǒng)返修焊工資格考試的詳細(xì)信息。B.7.2.2返修焊工資格適用范圍在役管道系統(tǒng)返修焊工資格如果發(fā)生下列任何基本要素的變化，應(yīng)重新進(jìn)行資格考試：從蓋面焊縫返修或背面焊縫返修變更為部分壁厚返修或全壁厚返修；填充金屬組別的變更；當(dāng)打磨返修坡口時(shí)，剩余壁厚減少至低于其上崗考試時(shí)的剩余壁厚；焊接位置的變更。仰焊位置可覆蓋的所有焊接位置；支管壁厚組別的變更；焊接方向從立向上變更為立向下，或反之；10.4.3所規(guī)定的返修焊工基本要素和B.3.4所規(guī)定的輸送介質(zhì)、流量的變更。注：此為推薦焊接順序；第3和第4道套筒角焊縫可不焊。圖D.10帶壓開(kāi)孔對(duì)開(kāi)三通套筒和馬鞍型補(bǔ)強(qiáng)板注：此為推薦焊接順序。圖D.11帶壓開(kāi)孔全包圍三通套筒

附錄C

（資料性）

焊接熱輸入量計(jì)算方法焊接熱輸入量的計(jì)算方法如公式A-1、A-2和A-3所示：非波控工藝的焊接熱輸入應(yīng)按公式A-1計(jì)算：λ=60UA/1000vA-1其中λ—熱輸入（kJ/mm）U—平均電弧電壓（V）A—平均焊接電流（A）v—平均焊接速度（mm/min）波形控制過(guò)程的熱輸入應(yīng)根據(jù)公式A-2或公式A-3計(jì)算：λ=EI/lA-2其中λ—平均熱輸入（kJ/mm）EI—平均瞬時(shí)能量（kJ）l—焊接長(zhǎng)度（mm）λ=PITS/1000lA-3其中λ—平均熱輸入（kJ/mm）PI—平均瞬時(shí)功