T∕CDSA-305.22-2017 水下钢结构交流电磁场裂纹检测规程.pdf
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1、 中中 国国 潜潜 水水 打打 捞捞 行行 业业 团团 体体 标标 准准 T/CDSAT/CDSA- -305.22305.22- -20172017 水下钢结构交流电磁场裂纹检测规程 Operating procedure for alternating current field measurement(ACFM) technique for underwater steel structure 2017-3-15 发布 2017-3-15 实施 中国潜水打捞行业协会中国潜水打捞行业协会 发发 布布 I 目目 次次 前 言 . III 引 言 . IV 1 范围 . 1 2 规范性引用文件
2、 . 1 3 术语、定义及缩略语 . 1 3.1 术语和定义 . 1 3.2 缩略语 . 4 4 人员资质 . 4 5 检验设备 . 4 5.1 总则 . 4 5.2 参考试块 . 5 6 方法概要和基本要求 . 5 6.1 ACFM 检测指示 . 5 6.2 ACFM 检测工艺 . 5 6.3 横向裂纹和与焊缝方向有一定角度的裂纹检测 . 5 7 检测准备 . 6 7.1 检测区域 . 6 7.2 探头选取 . 6 7.3 扫查面准备 . 6 7.4 部件的定位标记 . 6 7.5 目视检验 . 6 8 检测系统设置和校准 . 7 8.1 总则 . 7 8.2 校准 . 7 8.3 扫描增量
3、设置 . 7 8.4 复核情况 . 7 8.5 校准和标定 . 7 9 检测 . 7 9.1 OPS 检测 . 7 9.2 扫描方向设置 . 8 9.3 焊缝检测 . 8 10 数据分析和评价 . 9 10.1 总则 . 9 10.2 ACFM 图像的质量评估 . 9 II 10.3 非相关指示的甄别 . 10 10.4 相关指示的分类 . 11 10.5 定位和定量 . 13 11 检测报告 . 14 附 录 A (资料性附录) ACFM 参考试件 . 15 附 录 B (资料性附录) 推荐检测表格 . 16 参考文献 . 18 III 前 言 本部分按照GB/T 1.1-2009标准化工作
4、导则 第1部分:标准的结构和编写给出的规则起草。 本标准由水下应急救援专业委员会提出,由中国潜水打捞行业协会归口管理。 本标准起草单位:海洋石油工程股份有限公司维修公司。 本标准主要起草人:于长生、袁汝华、陈勇、潘东民、张大伟、邓平、薛方。 IV 引 言 ACFM裂纹检测技术是检测水下结构焊缝表面裂纹最为主要的一种手段,检测结果为评估结构物状态提供重要数据,编写水下钢结构交流电磁场裂纹检测规程的目是对ACFM裂纹检测人员资格要求、系统设备、校准方法、操作规程等进行统一的要求,针对水下导管架K、T、Y节点焊缝以及水下其他相对规则结构物焊缝检测的图谱分析和裂纹判断给予规范的指导,保证对水下结构焊缝
5、作出正确的检验和评定,确保检测的质量。1 水下钢结构交流电磁场裂纹检测规程水下钢结构交流电磁场裂纹检测规程 1 范围 本规程规定了水下钢结构采用交流电磁场检测(以下简称“ACFM”)的检测方法和程序要求。 本指南适用于同时具备下列条件的焊缝检测: a) 材料为碳素钢或其他导磁性材料; b) 连续焊接结构型式的对接焊缝; c) 材料表面非导体涂层厚度 t:t5mm。 水下钢结构焊缝表面缺陷检测,如水下导管架结构K、T、Y节点焊缝表面由于疲劳破坏、脆性断裂、应力腐蚀开裂等原因造成的表面裂纹、裂缝检验,可参照本规程执行;结构表面由于撞击等原因造成的表面缺陷,可参考本规程使用,但应考虑作业程序的变化。
6、 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB 26123 空气潜水安全要求 潜水及水下作业通用规则中国潜水打捞行业协会 水下钢结构检测工作指南中国潜水打捞行业协会 水下结构物检测测点选择推荐作法中国潜水打捞行业协会 Standard Practice for Examination of Welds Using the Alternating Current Field Measurement Technique, 2003,ASTM Guide for
7、 Nondestructive Inspection of Hull Welds 2002,ABS Guidance for Post-hurricane Structural Inspection of Offshore Structures 2009,API FIRMS ENGAGED IN NON DESTUECTIVE TESTING(NDT) ON OFFSHORE PROJECTS AND OFFSHORE UNIT/COMPONTS2008,DNV Specific Requirements For The Certification of Personnel In Altern
8、ating Current Field Measurenent (ACFM) Testing of Ferritic Welds2009,BINDT TWI ACFM Course Notes for Use with CSWIP and Lloyds ACFM Level 1 and 2 Training Courses2006,TWI Requirements for the Certification of Personnel engaged in Non-Destructive Testing in accordance with the requirement of EN 473 a
9、nd ISO97122005,CSWIP 3 术语、定义及缩略语 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 坐标定义 coordinate definition 2 X:沿焊缝长度方向;Y 沿焊缝宽度方向;Z:沿焊缝厚度方向。 图 1 坐标定义 3.1.2 扫查面 scanning surface 放置探头的工件表面,检测时该面生成感应电流 3.1.3 均匀磁场 uniform field 无损检测实施时,被检测构件表面感应电流产生的磁场与激发器产生的磁场耦合后形成的均匀磁场区域。 3.1.4X-Y 平面图 X-Y plot 以两个相互垂直的磁场分量绘制,X 方向为垂直于被
10、检测构件表面感应电流方向,Y 方向平行于被检测构件表面感应电流方向。 3.1.5 Bx 信号 Bx signals 磁场X方向分量,平行于焊缝长度方向,与工件表面Y方向电流密度成正比。 3.1.6 Bz 信号 Bz signals 垂直于工件表面的磁场分量,与X-Y平面的电流曲率成正比。 3.1.7 实时平面图 time base plots Bx信号或Bz信号与时间关系形成的平面图谱。 3.1.8 蝴蝶图 butterfly Plot 工件表面存在裂纹缺陷时,Bx信号和Bz信号的X-Y平面图。 3.1.9 缺陷 defect 尺寸、外形、取向、位置或性质对工件的有效使用会造成损害,或不满足规
11、定验收标准要求的不连续性。 3.1.10 表面裂纹 surface breaking crack 工件表面由于疲劳破坏、脆性断裂、应力腐蚀开裂等原因造成的裂纹或裂缝缺陷。 3 3.1.11 裂纹长度 crack length 裂纹在扫查面的投影间的距离,见图2中l。 3.1.12 裂纹深度 crack depth 裂纹下端点与扫查面间的距离,见图2中的d。 图 2 裂纹长度 l 和裂纹深度 d 3.1.13 参考试块 operational standardization block 试块上有人工植入的标准裂纹,用于ACFM检测系统功能检查及仪器校准。 3.1.14 提起效应 lift-off
12、 effect 由于探头操作原因致使磁场信号的减弱。 3.1.15 线性接触 line-contact 在两条裂纹相邻时,裂纹对应的两个蝴蝶图会相互交叠,融为一体或蝴蝶图有部分重叠。 3.1.16 边缘效应 edge effect 探头离开工件边缘位置时,工件表面电流呈现增大趋势,Bx随之增大;探头靠近工件边缘位置时,工件表面电流呈现减小趋势,Bx随之减小; 3.1.17 几何形状影响 geometry effect 当检测实施受到其他附近的结构影响时,工件局部表面Y方向电流呈现增大趋势,Bx随之增大。 3.1.18 平行扫描 parallel scan 探头扫查方向与裂纹方向平行但不在同一条
13、直线上的扫查方式。 3.1.19 渗透深度 depth of penetration 激发电流穿透工件表面的深度限制,该深度电流降低为工件表面电流的1/e或37(e为自然底数约等于2.718),渗透深度与工件材料的导电率、磁导率及激发电流的频率有关。 3.1.20 退磁 demagnetization 使磁化后的铁磁性材料或工件上的剩磁减弱到可接受的水平。 3.1.21 退磁线圈 demagnetization coil 用来退磁的专用线圈。 3.1.22 指示 indication 4 在探伤中,需要对其重要性作出解释的响应或形迹。 3.1.23 相关指示 relevant indicati
14、on 需作评定的不连续性的指示. 3.1.24 非相关指示 non-relevant indication 是一些由无法控制的试验条件所产生的真实指示,但与可能构成为一缺陷的不连续性并无关系. 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 ACFM:交流电磁场检测(Alternating Current Field Measurement)。 NDT:无损检测(Nondestructive Testing) OPS:操作检查(Operation Checks) 4 人员资质 检测实施人员包含水下检测人员(潜水员)、水上检测人员,应具备相应的资质能力,具体参照中国潜水打捞行业协会水下钢结构检测工作指
15、南中的要求。 5 检验设备 5.1 总则 检测设备包括水上单元、水下单元、探头、安装有检测软件ASSISTu的笔记本电脑、电缆及附件,检测设备必须满足以下要求: a) 检测设备各单元应具有产品质量合格证或制造厂家出具的合格文件; b) 检测设备应满足水下实施检测作业的要求,具有数据自动采集、记录功能,具有水上指示和分析功能; c) 检测系统应能产生适用于所检测构件材质的一个或多个频率激发信号,并能同时测量磁场的Bx和Bz强度, 激发信号的频率应能使磁性材料工件表面激发电流的穿透深度小于2.5mm,应根据不同的检测材料对探头进行选择。穿透深度的计算方法如下: rf50 其中: 为被检测工件表面激
16、发电流的渗透深度,渗透深度越小,对检测裂纹缺陷的灵敏度越高,单位:mm; 为被检测工件材料的电阻率,单位 ohm cm; f为激发信号的频率,单位:Hz; r为被检测工件材料的相对磁导率,无量纲。 d) 检测设备应配置有一台支持 ACFM 测量软件并满足所用仪器、探头及检测要求的电脑。 e) 检测系统应包括可对仪器设置、数据获取、数据指示、数据分析储存的软件,可使用软件离线进行进一步对检测图谱的分析及裂纹定量的计算。 f) 电脑与仪器间的通信可自动检查,探头的设置数据储存在电脑中,在选择或改变探头时发送到仪器,设备启动后,自动将连接的仪器设置到 ACFM 检测的正确模式。 5 5.2 参考试块
17、 检测设备应包含参考试块,对参考试块的要求如下: a) 参考试块是指用于检测设备功能测试和校准的试块; b) 参考试块应采用与被检测结构的磁导性相同或相似的材料制成; c) 参考试块中植入裂纹的规格至少应满足附录 A(规范性附录)的规定。检测需要时,可制作其他的形式的试件和植入其他形式或尺寸的裂纹缺陷; d) 如参考试块与被检测结构表面涂层厚度不同,参考试块只能用作仪器功能的测试,不能用于裂纹尺寸检测的校准。 6 方法概要和基本要求 6.1 ACFM 检测指示 ACFM检测指示观察时应包括以下内容: a) ACFM 检测指示应至少包括 Bx 信号、Bz 信号和反应 Bx 与 Bz 关系的实时平
18、面图。 b) 缺陷裂纹的信号指示应有符合特征的蝴蝶图。 c) ACFM 检测应避免电子原件的饱和和信号失真,当扫描进入转角结构或紧凑区域时,信号幅度会快速放大,可能会使 Bx 信号超出 A/D 转换器的上限范围,在饱和状态下采集的数据不应被接受。 d) ACFM 检测选定固定的相位磁场测量,相位在探头制造时应经被选定并保存在探头文件中由系统自动配置,检测的实施可不考虑相位角。 6.2 ACFM 检测工艺 6.2.1 总则 检测前, 应根据本部分并结合被检工件确定ACFM检测工艺。 ACFM检测工艺至少应包括如下内容: a) 被检工件情况 b) 检测设备器材 c) 检测准备:包括确定检测区域、探
19、头选取、仪器设置、扫查方式的选择、扫查面准备等 d) 检测系统设置和校准 e) 检测 f) 数据分析和解释 g) 裂纹缺陷的定位和定量 6.2.2 验证试验 应采用模拟试块对检测工艺进行验证试验,试验结果应确保能够清楚的显示和测量模拟试块中的模拟裂纹缺陷,且所测量的模拟裂纹缺陷尺寸应与其实际尺寸基本吻合。 6.3 横向裂纹和与焊缝方向有一定角度的裂纹检测 当沿平行于焊缝方向对工件进行扫查时,ACFM检测可行之有效的检测出横向裂纹和与焊缝方向有一定角度的裂纹,但裂纹信号会有所不同。当对检测出的横向裂纹和与焊缝方向有一定角度的裂纹进行定位和定量时,应采用改变探头方向重复扫查的方式进行裂纹定位和定向
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