API RP 578 CHINESE-2010 Material Verification Program for New and Existing Alloy Piping Systems (Second Edition)《新的和现有合金管道系统的材料核查程序》.pdf

1、 新建及现有合金管道系统的 材料校验大纲 下游段 API RP 578 第 2 版， 2010 年 3 月 石油工业标准化研究所翻译出版Material Verification Program for New and Existing Alloy Piping Systems Downstream Segment API RECOMMENDED PRACTICE 578 SECOND EDITION, MARCH 2010 石油工业标准化研究所翻译出版API 标准翻译出版委员会 主 任：杨 果 副主任：高圣平 万战翔 付 伟 邢 公 孙德刚 委 员：（按姓氏拼音为序） 陈俊峰 陈效红 崔 毅

2、 杜德林 范亚民 方 伟 韩义萍 刘万赋 刘雪梅 马开华 秦长毅 单宏祥 王 辉 王 慧 王敏谦 王 欣 夏咏华 杨小珊 张 斌 张虎林 张 玉 张玉荣 赵淑兰 周 宇 朱 斌 邹连阳 主 编：高圣平 副主编：杜德林 本标准由 石油 工业标准化研究所组织翻译、出版和发行。 本标准翻译单位：国家石油天然气管材工程技术研究中心 本标准翻译责任人：王慧、薜磊红 本标准一校责任人：毕宗岳 本标准二校责任人：韩义萍 本标准译文难免有不妥之处，欢迎各位读者批评指正。 AUTHORIZ D BY API EThis standard has been translated by Petroleum Stan

3、dardization Research Institute (PSRI) with the permission of the American Petroleum Institute (API). This translated version shall not replace nor supersede the English language version which remains the official version. API shall not be responsible for any errors, discrepancies or misinterpretatio

4、ns arising from this translation. No additional translation or reproduction may be made of the standard without the prior written consent of API. API 授权声明 本标准由美国石油学会（ API）授权许可，由石油工业标准化研究所（ PSRI）组织翻译。翻译版本不得代替或取代英文版本，英文版本仍为正式版本。API 对翻译工作中出现的任何错误、偏差、误解均不承担任何责任。在未经 API 事先书面同意的情况，不得将此标准的翻译版本进行再翻译或复制。 特别说

5、明 API 出版物仅针对一般性质问题。涉及特殊情况时，宜查阅地方、州和联邦法规。 API 或 API 的任何雇员、分包商、顾问、委员或其他受托人，均不担保也不承诺（无论明示还是暗指）本标准所包含信息的准确性、完整性和适用性，对于本标准中所披露的任何信息和工艺的使用及其后果，也不承担任何义务和责任。API 或 API 的任何雇员、分包商、顾问或其他受托人，也不承诺本标准的使用不会侵犯其他人的专有权利。 API 出版物可按任何人的愿意使用。本学会已做出很大努力，以确保出版物内的数据准确可靠，但是，本学会对本出版物不作任何声明、不担保或不承担责任，因此，断然拒绝承担因使用本出版物而造成的损失或伤害责

6、任，也不承担因使用本出版物而侵犯司法权力机构的责任。 API 出版物是为了促进广泛应用已被验证为可靠的工程技术和操作方法。对于宜在何时、何处采用这些出版物，其不排除需要进行可靠的工程判断。API 出版物的制定和发布，无意以任何方式限制任何人采用其它的做法。 按照 API 标准的标记要求对其设备或材料进行标记的任何制造商对产品符合该标准的所有相应要求负完全责任。 API 不声明、不担保或保证这些产品确实符合相应的 API 标准。 本推荐做法的使用者不宜仅依赖于本文所含信息。在使用本文所含信息时，宜结合可靠的商业、科学、工程和安全判断方法。 在健康安全风险及预防措施方面，雇主、制造商和供应商负有警

7、示、适当培训和装备自己的员工和其他高风险人员的责任， API 不会代替其承担。 API 也不会代替他们承担服从司法权主管机关的各项责任。 涉及特殊材料和特定条件的安全健康风险和正确的预防措施信息，宜从雇主、材料的制造商或供应商处获取，或者参考材料安全数据单。 版权所有，违者必究。在没有得到出版商的书面批准之前，任何人都不允许在检索系统中复制和 保存本文件中的任何内容，或者采用电子、机械、复印、录像或者其他方式传播本文件中的任何内容。 请联系出版商美国石油学会出版业务部，地址：1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005。 版权 2010美国石油学会前

8、言 任何 API 出版物的内容不能解释为，用暗示或其它方式授权，制造、销售或使用文字专利所包含的文字专利方法、仪器或产品。本出版物所含的内容也不能解释为可以为任何人侵犯文字专利开脱责任。 应（Shall ）：本标准中使用的“应（shall ）”指符合本规范的最低要求。 宜（Should ）：本标准中使用的“宜（should ）”指符合本规范的推荐或建议而非必须要求。 本文件是按照 API 标准化工作程序编写的，该程序可以确保标准制定过程中的透明度和广泛参与，因而被认定为 API 标准。对本标准内容的理解方面如有问题，或者在标准编写程序方面有什么建议和问题，可直接以书面形式提交给美国石油学会标准

9、部主任（地址： 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005）。如果需要对出版物进行全部或者部分复制或翻译，也请与标准部主任联系。 在通常情况下，至少每五年要对 API 标准进行一次复审，复审结果可能是修订、确认或者废止。该复审周期可以延期一次，但延期最长不超过两年。有关出版物的具体情况，请致电美国石油学会标准部（202 ）682-8000 。美国石油学会出版年度 API 出版物和其他材料的目录。美国石油学会地址为 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005。 欢迎提出修订建议，请将建议提交给美国石油学会标准

10、部。地址： 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005。 目 次 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 定 义 1 4 校 验范围 . 3 4.1 概述 3 4.2 新建管道系统质量保证（QA ）的材料校验大纲 . 4 4.3 现有管道系统的材料校验大纲 5 4.4 作为维护系统元件的材料校验大纲 . 7 5 材料校验大纲试验方法 . 8 5.1 材料校验大纲试验方法的目的 8 5.2 PMI试验方法 8 5.3 仪器校准 . 10 5.4 仪器精度 . 10 5.5 人员资质 . 10 5.6 安全问题 . 10 6 PMI试验 结果的评 价

11、. 10 6.1 材料验收方法 . 10 6.2 不同金属材料焊缝和焊接盖层 11 6.3 发现不合格后的后续 PMI试验 . 11 7 标记和记录的保存 11 7.1 材料鉴别过程 . 11 7.2 材料合格证 . 12 7.3 车间和现场PMI 试验文件 12 7.4 新建和现有管道系统的文件要求 12 7.5 PMI试验记录 12 7.6 PMI试验步骤 12 7.7 现场元件的可追溯性 . 12 新建及现有合金管道系统的材料校验大纲 1 范围 本推荐规程旨在为材料和质量保证体系提供指南，以验证管道系统中承压合金部件的标称成分是否满足所选定或规定的施工材料的要求，使有毒、有害液体或蒸汽发

12、生灾难性泄漏的潜在危险降到最低。 本推荐规程为 ASME B31.3 和 API 570 管道规程中所涉及的新建和现有工艺管道系统施工、安装、维护和检查期间所使用的铁合金和非铁合金材料控制和校验大纲提供了指南。本推荐规程适用于业主 /用户直接购买使用的、或通过经销商、制造商或承包商间接购买使用的金属合金材料，包括这些材料的供应和装配。除监控/ 跟踪的合金元素对部件耐蚀性有损害或出现类似问题外，本文件中没有专门涉及新建和现有管道系统中所需要的碳钢部件。 2 规范性引用文件 下列文件对本推荐规程的应用是必不可少的。对于注有日期的引用文件，仅被引用的版本有效。对于未注日期的引用文件，引用文件的最新版

13、本（包括所有修改单）适用。 API 570 管道检验规程：在用管道系统检验、修理和再定级 API Publ 581 基于风险的检验 基本资源文件 API RP 571 影响炼油工业固定设备的损伤机理 API RP 939-C 炼油厂避免硫化物腐蚀失效指南 ASME1锅炉和压力容器规程 第II篇：材料规范A 部分、铁质材料B 部分、非铁质材料 C部分、焊条、焊丝和填充金属 ASME B31.3 工艺管道 CSB2化工安全公告 2005-04-B “材料确认校验：合金钢维护期间腐蚀预防” NACE3No 03651 号文件“氢氟酸烷基化装置碳钢材料规范” PFI4ES22 管道材料颜色标记推荐规程

14、。 3 定义 3.1 合金材料 alloy material 为了提高力学、物理和/ 或耐腐蚀性能而有意加入合金元素（如铬、镍或钼）的任何金属材料（包括焊接填充材料）。 1ASME美国机械工程师协会，3 Park Avenue，New York ，New York 10016-5990， www.asme.org。 2美国化工安全和危害研究委员会，预防、推广和政策办公室，2175 K Street NW ，Suite 400 ，Washington ， D.C. 20037-1848， 202-261-7600， www.csb.gov。多数CSB 出版物均可从CSB 官方网站下载：http:

15、/www.csb.gov/safety_publications/docs/SB-Nitrogen-6-11-03.pdf。 3NACE国际（美国国家腐蚀工程师学会）， 1440 South Creek Drive， Hoston， Texas 77218-8340， www.nace.org。 4管线装配协会，511 Avenue of the Americas ，#601，New York ，New York 10011， www.pfi-institute.org。 1 2 API RP 578 3.2 分销商 distributor 为一家或多家合金材料或部件的制造商或供应商提供仓储服

16、务，并向客户供货的企业。 3.3 制造商 fabricator ASME B31.3 定义的管道系统或部分管道系统的装配者。 3.4 检验批 inspection lot 同一来源的相同类型的一组零部件或材料，从该组中取样进行检测。 注：一个检验批中只能包括同一炉批次的零部件。 3.5 检测水平 level of examination 一个检验批次中需检测的零部件（特别指明时可指焊件）占整批中零部件的规定百分比。 3.6 批大小 lot size 从一个检验批次中选择具有代表性的试样时，该批全部零部件的数量。 3.7 材料制造商 material manufacturer 从事或监督并直接控

17、制一项或多项操作环节的组织，而这些环节会影响金属材料的化学成分或力学性能。 3.8 材料不合格 material nonconformance 材料可靠性鉴定（PMI ）测试结果不符合所选择或所规定的合金材料的要求。 3.9 材料供应商 material supplier 供应材料的组织，这些材料由制造商生产并经证明为合格，但其不会进行旨在改变适用材料规范所要求的材料性能的任何操作。 3.10 材料校验大纲 material verification program 用于评价金属合金材料（特别指明时可包括焊件和附件）是否符合业主/ 用户所选择或指定的合金材料的质量保证程序文件。 注：该大纲中可

18、包括合金材料测试、部件标志以及校验记录保存等方法的描述。 新建及现有合金管道系统的材料校验大纲 3 3.11 工厂测试报告 mill test report 一份经过认证的文件，该文件使得生产每个部件所用材料的原始炉批得以鉴别，同时也指明了适用的材料规范（包括该材料规范要求的所有试验结果的文件）。 3.12 业主/ 用户 owner/user 管道系统的所有者或使用者，对这些管道系统的操作运行、施工、检验、修理、改造、测试和再定级行使控制权。 3.13 材料可靠性鉴定试验 positive material identification (PMI) testing 为证实已经投入或即将投入使用

19、的材料是否符合业主/ 用户指定的合金材料要求而进行的任何物理评价或试验。这些评价或试验可以提供定性或定量信息，而这些信息足以确认合金材料的标称成分。 3.14 承压部件 pressure-containing components 构成管道系统压力边界的零部件。 3.15 随机 random 以随意和无偏见的方式进行选择的过程。 3.16 代表性试样 representative sample 从检验批次中随机选出的、将用于检测以确定该检验批次合格与否的一个或多个零部件。 3.17 材料标样 standard reference material 带有有效的实验室化学分析数据、可用来验证试验仪

20、器的准确度和可靠性的试样材料。 4 校验范围 4.1 概述 业主/ 用户宜建立书面的材料校验大纲，给出新建管道系统施工期间、现有管道系统追溯和现有管道系统的维护、修理或改造过程中将要进行 PMI 试验的范围和类型。 对于具有较高风险的管道系统，业主/ 用户宜考虑高百分比检测（直到 100%）的必要性，而不是采用随机抽样检测，后者可能更适合于低风险管道系统。因疏忽而误用替代材料的问题只是偶尔发生，因此，取样数量太少就无法发现所有这类偶发的材料替代。业主/ 用户同样宜考虑装配完成后进行检测的必要性，以确保不会发生错误的材料替代。 4 API RP 578 4.1.1 碳钢管 道系统的 合金材料替代

21、 当确定碳钢管道系统进行材料校验需求时，业主/ 用户宜考虑工艺流程对替代的影响。在某些情况下，碳钢管件系统中可淬硬合金的替代会引起失效和容器泄漏。例如，输送包括湿的硫化氢（ H2S）、氢氟酸（HF ）和硫酸（ H2SO4）等的情况。4.2 新建管道系统质量保证（QA ）的材料校验大纲 本条涵盖零部件投入使用之前的车间或现场装配过程的合金管道系统，仅限于承压部件。 4.2.1 作用和责任 管道系统材料校验大纲可能需要包括生产厂或承包商的车间、供应商或制造商在内的多家单位的参与。当建立材料校验大纲时，宜考虑各单位内部每个部门的作用和责任。这些部门的作用和责任宜明确规定并形成文件。在生产厂内，这可能

22、包括负责采购、设计、库存/ 收货、操作、可靠性、维护和检验的那些部门。 确定所要求的检测范围、以及保证材料校验大纲的实施完全符合本推荐规程的要求，是业主/ 用户或其授权人的责任。业主/ 用户还负责确认随后投入使用的合金材料符合规定，同时还要确认材料校验大纲的实施记录符合本推荐规程的要求。 4.2.2 材料校验试验步骤审查 当材料供应商或第三方机构实施 PMI 试验时，业主/ 用户或其授权人宜在试验前对材料校验大纲和制造商或材料供应商的试验步骤 的适用性进行审查和批准。 4.2.3 材料校验试验时间安排 在管道装配过程中宜掌握好进行 PMI 试验的时机，以便保证已经使用的合金材料都为合格材料。

23、4.2.4 工厂检验报告 不宜考虑用工厂检验报告代替 PMI 试验。但工厂检验报告是整个材料质量保证程序中的一个重要组成部分。 4.2.5 材料校验大纲所涵盖的部件 本推荐规程所涉及的管道系统由如下多种承压部件构成： a） 管长； b） 管件，如三通、弯头、异径接头、特殊管道部件、盲板和丝堵； c） 法兰； d） 特殊锻件； e） 工艺阀门（包括控制阀）和泄压阀； f） 承压焊件； 新建及现有合金管道系统的材料校验大纲 5 g） 仪表（所有承压部件）； h） 堆焊层或焊接覆层； i） 螺栓连接件； j） 伸缩接头和波纹管； k） 垫圈。 4.2.6 焊接耗材的 PMI 试验 进行焊接时，宜从每

24、批或每包合金焊条中选出一根焊条或焊丝试样，进行确认鉴定。将该批中剩余的焊条/ 焊丝与样品进行比较以确定其标志是否正确。有些焊条药皮中含有合金元素，因此直到焊接后才能满足合金规范。焊接金属（例如：堆焊金属或纯焊“珠”）的 PMI 试验，可以替代焊条/ 焊丝试样的PMI 试验，条件是前者宜在焊接前或焊接过程中及时进行。 4.2.6.1 直缝管道及管件焊接 若问题可能存在时，宜对直缝焊接合金管和管件进行母材金属和焊接金属的随机 PMI 试验。 4.2.6.2 气焊 如果业主/ 用户决定对气焊（未加填充金属）合金管或管件进行材料校验试验，则只需在母材金属上进行。 4.2.7 分销商所供应部件的 PMI

25、 试验 宜对仓储分销商供应的合金材料进行更为严格的 PMI 试验，因为在收发货过程中可能会发生不同材料的混杂。 4.3 现有管道系统的材料校验大纲 4.3.1 总则 本条涵盖那些在用的合金管道系统，在其建造期间执行的材料校验大纲与 4.2 不符。材料校验仅限于承压部件及其附属焊件。重要的是要认识到，此前进行的维修活动和新的扩建活动，都可能出现因疏忽而误用替代材料的问题。 4.3.2 责任 确定追溯性的材料校验大纲是否适合于每个现有管道系统，为管道系统进行优先排序以实施追溯性PMI 试验，以及确定所需 PMI 试验的范围，这些均是业主/ 用户的责任。 4.3.3 管道系统进行追溯性 PMI 试验

26、的优先排序 如果业主/ 用户决定为管道系统排序以实施材料校验大纲，或者需确定是否有必要进行 PMI 试验，宜考虑下列因素： 6 API RP 578 a） 在此前的施工和维修活动中材料混杂的可能性。材料校验大纲在这些环节中是否真正发挥作用是需要考虑的一个关键因素。 b） 失效的后果。需考虑的因素有可燃性、潜在火灾、毒性、与其他设备或社区的距离、温度、压力、失效模式和泄漏量。 c） 制定合金规范的原因（即：为了防腐还是为了保持被输送产品的纯净度）。 d） 与误用替代材料有关的历史数据。这些数据可能与加工单位或者操作工厂以前的材料不合格经历有关。 综合考虑这些因素，即可确定管道系统材料不合格的风险

27、水平。业主/ 用户宜建立一套方法，以便大致排定给定装置中各个管路 PMI 试验相对优先顺序。该方法可以建立在定性或定量风险分析的基础上。API 581 讨论了几种基于风险的方法，以及进行风险分析时宜考虑的因素，诸如材料、运行条件、输送的流体和失效模式等。 4.3.3.1 在低合金钢系统中使用碳钢（作为替代品） 在确定材料不合格的可能性时值得注意的一点是，从历史上看，发生次数最多的且后果严重的材料不合格事件，都涉及到低合金钢（如 11/4Cr-1/2Mo， 21/4Cr-1 Mo， 5Cr-1/2 Mo， 9Cr-1 Mo）管道系统中的碳钢部件。由于外观和可焊性的原因，不锈钢和非铁质材料（如蒙乃

28、尔铜镍合金、因康镍合金）管道系统中出现材料不合格的情况相对较少。 4.3.3.2 氢氟酸（ HF）烷 基化装置中碳钢的残余元素 据报告，在 HF 酸环境中，某些特殊位置的碳钢出现钢中残余元素（RE ）（即 C、 Ni、 Cr 和 Cu）腐蚀速率上升现象，这些问题在 API 751 中叙及。PMI 方法能评估 HF 酸性环境腐蚀加剧的潜在可能。宜考虑 PMI 方法检测各种元素偏析的可能。 4.3.3.3 垫圈材料 不相容条件下垫圈材料的不恰当选择可能引发过早的失效。本文件的主要原则可适用于垫圈材料。要求业主/ 用户确定材料种类的可能变化，并选择能够提供要求数据的适用方法。由于垫圈材料的几何结构，

29、其实际检查方法会更详细。 4.3.3.4 工艺装置易受硫化影响 当低含硅量（0.10% ）的碳钢暴露于无氢的硫化环境时，腐蚀会加速。这种现象在 API 571 和 API 939-C 中有广泛的讨论。受该恶化影响的业主/ 用户宜考虑此风险，并要求使用 PMI 试验，以确定硅水平以及材料腐蚀的程度。 4.3.3.5 管道系统优先排序时需考虑的其他因素 管道系统优先排序时，宜考虑某个现场的特定因素或经验因素，包括： a） 建造和维修惯例，评价材料不合格的可能性时，业主/ 用户还宜考虑在工艺装置/ 建造过程中的材料搬运、材料控制和所遵循的任何 PMI 试验步骤。工艺装置的维修步骤也十分重要。执行严格

30、新建及现有合金管道系统的材料校验大纲 7 的材料校验步骤的工艺装置中出现材料不合格的可能性较低。 b） 制定合金规范的原因，在某些情况下，在管道系统中使用合金材料并不是为了防腐或结构完整性。在这种情况下，即使材料不合格，管道系统的结构完整性也不会受到威胁。可能没必要对这些系统执行材料校验大纲。例如：不锈钢润滑油管道系统，其使用不锈钢是为了保持润滑油的纯度。 4.3.4 部件优先排序时需考虑因素 根据以往经验，有些类型的管道部件，因疏忽而误用不合格替代材料的可能性较大。可以将此经验作为对现有系统或工艺装置中的具体部件进行优先排序的依据。例如： a） 泵或止回阀的暖机管线和旁通管线； b） 直径小

31、于等于 2 in（ 50 mm）的小直径管线系统，包括焊件； c） 阀和其他可拆卸的装置，如防爆隔膜、垫环盲板或垫圈； d） 热电偶套管； e） 螺栓连接件； f） 作为配套装置一部分的管线； g） 不带 ASTM 标记的零部件； h） 发生腐蚀的特定工艺系统（例如，在氢氟酸环境中碳钢的残余元素或潜在硫化条件下的高含 硅量）。 4.3.5 确定 PMI 试验范围时需考虑的因素 业主/ 用户宜确定 PMI 试验的范围。确定现有工艺装置的 PMI 试验范围时需考虑的因素包括： a） 以往检验记录和材料校验大纲记录； b） 装置改造的次数； c） 最初建造和改造过程中的材料控制； d） 建造和装配过

32、程中执行的材料校验大纲的质量； e） 泄漏造成后果的严重性； f） 腐蚀/ 恶化的 可能性。 4.4 作为维护系统元件的材料校验大纲 将材料校验作为新管道施工的组成部分，这一原则同样也适用于管道维护工作，因为这样可以保证使用合适的材料。宜熟悉 4.2 中和 API 570 中提出的概念，并将它们用于管道维护工作。 4.4.1 责任 业主/ 用户的责任是对维护工作进行评价，以设计和实施材料校验大纲，进而有效地保证合金管道系统的机械完整性。业主/ 用户宜编制一份材料校验大纲的书面步骤，以便在管道系统停运维修期间使用，同时还宜将该步骤记录成文。 8 API RP 578 4.4.2 到货材料和库存的

33、控制 宜将材料校验大纲直接用于合金材料的收货和库存工作的相关活动中。可将实施 PMI 试验作为收货工作的组成部分，或者在适当情况下，将 PMI 试验作为供应商发货的前提条件。采用的材料校验大纲宜给出试验结果记录要求，用来指明已进行测试并获准使用的材料。 将材料校验大纲的原则用于检验入库材料，宜被视为一项质量保证措施，该项措施可将以后 PMI 试验过程中出现合金材料不合格的可能性降到最低。如有规定需要对装配好的管道系统进行 PMI 试验，在库房中进行的 PMI 试验不宜视为其替代试验。 4.4.3 管道系统的维修 在建立材料校验的情况下，需进行一些在线维修工作。需以不会出现材料混用的方法对临时拆

34、除的短管进行管理。检修期间，拆下的相同尺寸的短管在安装时被误装在错误位置，这种意外已经发生。在再次安装前，应考虑可靠控制方法或校验，以防止这些意外的发生。宜考虑一套标记方法，在短管拆除时对其进行标记，以确保正确复位。 维修中考虑进行 PMI 试验，以便获取合格的维修用合金材料 ， 这一点非常重要。在适当情况下， PMI试验可涵盖 4.2.5 中提到的任何部件。 在修理过程中，通过在各处发出警示，能够实现对大多数材料的控制。开工前向检查员咨询可确保该管道系统、工艺装置和工作正常进行，进而实现良好的材料控制。 5 材料校验大纲试验方法 5.1 材料校验大纲试验方法的目的 本推荐规程中介绍的试验方法

35、，旨在鉴别合金材料，而不能用于判断某一材料是否完全符合某项特定的合金规范。根据所选择的试验方法，通过 PMI 试验可能识别出合金材料的标称组分。不宜仅凭目视材料上的（外观）印记/ 标志来替代 PMI 试验；但其可以作为整个质量保证计划中的一个重要组成部分。 5.2 PMI 试验方法 5.2.1 总则 多种 PMI 试验方法都可用来确定合金材料的属性，主要方法包括便携式 X 射线荧光仪、便携式发光光谱仪和实验室化学分析。下面介绍了几种方法。除这几种方法外，还有满足于本推荐规程目的的几种合金分析技术，其中包括用于区分铁素体和奥氏体材料的磁性试验。用户借助他们愿意使用的 PMI 仪器验证所要求的对象

36、和精度是一项重要工作。除精度和区分材料类型（这些材料间仅有微量合金元素的差异）的能力外，所有仪器都有其能够检验或不能检验某些元素的优势和限制。 5.2.2 便携式 X 射线荧光仪 有几种不同的便携式 X 射线荧光光谱（ XRF）分析仪可供使用。工作原理都是由一个或多个伽玛射新建及现有合金管道系统的材料校验大纲 9 线或 X 射线源产生一束低能量的射线去激发待分析材料，使之放射出特征射线频谱，对此频谱进行定性或定量分析，即可确定材料中存在何种元素及其含量。 分析结果可用如下一种或两种格式报告： a） 与储存在仪器中的多个标准图谱之一进行对比，如：316 不锈钢或 5Cr-0.5Mo 钢。 b）

37、以百分比的形式报告存在的各元素。 由于该技术自身的局限性，所以无法检测出所有元素。 XRF 分析仪能够检测出周期表中 Ti U 元素。其不包括碳钢中的重要元素，如 C、Si 和 S。另外许多分析仪在出售时带有基本元素标样，所以准确判定所要分析元素，并选择适用仪器是一项重要工作。 5.2.3 便携式发光光谱仪 用电弧激发试样中的原子，试样中的每种元素便会发出特征光谱。来自不同元素的混合光谱通过一个光导装置到达光学分析仪。在光学分析仪中，光被分散成构成光谱的各个分量，然后，对照存储的校准曲线进行测量和评价。 这些装置分为两类，第一类是便携操作评估仪，至多能分析 16 种元素，而且取决于操作者对光谱

38、的评估分析。这些仪器不能直接给出合金材料的类别或成分，但能给出进行合金半定量鉴别的可见光谱。该方法同样对操作者的技术水平和经验敏感。 第二类是现场可移动实验分析仪。由于这些仪器的尺寸和重量，初期使用较困难。现在仅重 33 lbs的现代化装置（包括小氩镜）得到使用。常规 PMI 采用纯弧模式分析，更多的经改进的仪器具有允许实验室精度级分析的火花模式。这些仪器的显著优点是能扩展元素分析，包括碳元素。这些先进的仪器同样不受操作者主观解释的影响。 与 X 射线荧光分析仪相似，分析结果能以图谱匹配或元素百分比的格式报告。由于这些分析方法会产生电弧和火花，会出现潜在的火源，因此在现场采用该仪器分析之前，需

39、进行审批，以确定气体试验和带火作业是否得到许可。 5.2.4 实验室化学分析 在业主/ 用户批准的分析实验室进行 X 射线荧光光谱、发光光谱或湿法化学分析，能够提供所有元素的最精确的分析结果。分析精确度通常要比 PMI 试验所要求的高许多。实验室分析过程中，可能涉及大量材料的制样，因此，速度通常比现场 PMI 试验慢。 5.2.5 其他定性试验 5.2.5.1 化学点滴试验 化学点滴试验的方法是，通过电化学手段分离出少量表面金属，将其沉积在潮湿的滤纸上。将试剂滴在滤纸上，可产生特征性颜色，表明被测试的样品中特定元素的存在。化学点滴试验较其他现场 PMI试验方法慢得多，且其试验结论的解释带有主观

40、性。 10 API RP 578 5.2.5.2 电阻率试验 本方法所用的原理被称为塞贝克（Seebeck ）效应或热电原理。当热探针300 （150 ） 和被检测金属相互接触时，形成不同金属的热节点。在此热节点上产生的电压能够反映被测金属材料的化学成分和晶体结构。任一给定晶体结构的合金均产生相同的电压，而与被测试样的几何形状、尺寸和施加的压力无关。通过与已知标准样品进行对比，这些仪器能够区分和鉴别多种金属和非金属材料。尚未证实这类仪器能够可靠地区分低合金（ 5% Cr）和奥氏体不锈钢。 5.2.5.3 其他技术 诸如涡流合金分类仪、电磁合金分类仪、摩擦生电试验装置（例如：铁素体检测仪）和热电

41、检测等技术都采用定性分析的方法，因此只能适用于有限的分类试验，而不适用于特定合金的鉴定。 5.3 仪器校准 实施 PMI 试验的人员宜按照仪器制造商的规定来校准和/ 或验证仪器的性能。 PMI 试验步骤中宜规定校准/ 验证频次。如果仪器制造商没有提供仪器校准步骤，则业主/ 用户宜建立校准步骤。通常这些步骤宜使用经过认证的标准物质进行校准/ 验证。 5.4 仪器精度 试验仪器的精度宜符合已确立的试验目的（见 5.1）。当要求分析零部件的化学成分时，业主 /用户宜确定可接受的精度和重复性。 需熟悉精度和达到此精度的方法。例如，对于某些仪器而言，为改善信号的平均数算法，其灵敏度也许取决于进行该试验时

42、间的长短。不熟悉这些情况也许会产生不准确的结果。 5.5 人员资质 PMI 试验人员宜具备有关 PMI 试验仪器操作和试验方法各方面的知识。PMI 试验人员的资质认证情况（包括参加培训和工作经历），宜提交给业主/ 用户审查和批准。 业主/ 用户宜确保使用试验装置的人员不仅在特定仪器知识方面，而且在他们将要检验的合金知识方面经过足够的培训。在某些特殊应用的情况下，可能需要正规的文件记录大纲和某些形式的人员测试。操作者分析的水平越高，整个步骤的这一部分就变得越重要。 5.6 安全问题 宜充分熟悉每一 PMI 试验技术的特定要求，确定试验准备的工作量。在使用机械方法制备试样前宜考虑预期的试样厚度。另

43、外，宜考虑电弧、“热（作业）点”、以及适用的带电作业和带火作业的许可制度。化学点滴试验中涉及多种化学药品的使用，当接触这些化学药品时宜采取适当的安全预防措施。 6 PMI 试验结果的评价 6.1 材料验收方法 新建及现有合金管道系统的材料校验大纲 11 业主/ 用户可选择如下任何一种材料验收方法： a） 证实材料含有相关材料规范中规定的合金元素的标称含量（例如， ASME 第 II 篇或 ASTM 规范）。 b） 通过定性分类技术（见 5.2.4）将材料进行分类，以确定是否符合所需材料的要求。 c） 当 PMI 试验表明合金元素含量超出了材料规范规定的范围时，在熟悉相关损坏机理知识的人员证实该

44、材料在使用条件下性能令人满意的情况下，业主 /用户仍然可选择允许使用该材料。 d） 使用便携式仪器之一或定性分析方法（见 5.2.1 或 5.2.2）进行试验，如果导致某个部件可能被拒收，则宜进行更为准确的分析，已确定该部件是否能够被接收（见 5.2.3）。 6.2 不同金属材料焊缝和焊接覆层 不同金属焊缝的试验结果宜考虑在焊接熔敷过程中发生的稀释现象的影响。业主/ 用户宜确立预期使用条件下所需的堆积焊缝金属的最低成分要求。 6.3 发现不合格后的后续 PMI 试验 如果任何一个代表性的试样遭到拒收，则该检验批中的所有部件均宜视为可疑。宜考虑对该检验批中的其余部件进行进一步检验。 7 标记和记

45、录的保存 7.1 材料识别过程 宜根据合金的牌号或标称组分识别合金材料。可接受的识别方法举例如下： a） 按照合金的种类使用色标； b） 采用低应力模印标记来表明试验已进行； c） 提供包括 PMI 试验结果和试验位置的证明文件。 宜在适当的图纸上表示出试验位置，以便根据各个试验点追溯到具体某个已装配的管道部件。 7.1.1 色标 /标志 如果由业主/ 用户编制的材料校验大纲中要求具有外观（目视）识别标记（例如：色标或标志），业主/ 用户宜保存合金材料与颜色代码对应关系的记录。管线装配学会（PFI）标准 ES22 就是采用这类方法的一个实例。材料的色标不能代替适用的 ASTM 或其他材料规范所

46、要求的制造商的永久性标志。 7.1.2 部件的标志 如果业主/ 用户的书面文件要求使用管道部件的标志，那么宜指定下列之一： a） 在部件预期的使用寿命期限内，该物理标志是否宜始终保持易于辨认，而不会因腐蚀或高温作用而损坏。 b） 该标志是否是临时性的，仅用于从 PMI 试验地点到最终安装场地之间的正确搬运和识别。如果12 API RP 578 确是如此，则可以将半永久性油漆涂刷在每个部件上作为标志。标志用油漆中不宜含有诸如金属颜料（Al 、 Pb 或 Zn）、硫或氯化物等添加剂。 7.2 材料合格证 材料合格证、工厂测试报告或合格鉴定书，均不能替代 PMI 试验，但这类文件可以作为整个质量保证

47、纲要中的一个重要组成部分。 7.3 车间和现场 PMI 试验文件记载 进行 PMI 试验的每一位专业人员均宜获得业主/ 用户批准的 PMI 试验步骤 ，并遵照执行。该 步骤宜包括所用技术、仪器校准、试验人员的资质要求、试验方法和文件记载要求。 当用文件（例如图纸）代替标志时，该文件宜使业主/ 用户能够判断出哪些部件已经过试验。 7.4 新建和现有管道系统文件要求 当对新建和现有管道系统进行 PMI 试验时，只要管道系统还保留在其初始位置，就宜继续在管道服役期内保存试验结果的记录。如果未经材料校验的管道系统或其一部分的位置被移动，业主/ 用户宜考虑在被移位的部件投用之前是否需要进行 PMI 试验

48、。 7.5 PMI 试验记录 典型的 PMI 试验记录宜包含： a） 所采用的 PMI 试验步骤（方法）； b） 试验日期； c） 试验仪器识别号或序列号（在适用情况下提供）； d） 进行试验的每个人员和公司的名称； e） 试验结果； f） 解决 PMI 试验不合格（包括那些仍在使用的部件）的依据和措施的文件记录； g） 管道系统优先排序所用准则和 PMI 试验内容的文件记载要求。或者，业主 /用户可 选择将该文件记载要求纳 入到书面材料校验步骤中。在这种情况下，宜在实验记录中记载校验 步骤 的制定日期和版本号。 7.6 PMI 试验步骤 PMI 试验步骤 中宜包括所用技术、仪器校准、试验人员的资质要求、试验方法和文件记载要求。 7.7 现场元件的可追溯性 7.5 中所列信息的记录方式，宜保证可以追溯到某个部件的安装位置。石油工业标准化研究所 北京市海淀区学院路 20 号 100083 电话：010-83598316 传真：010-83598316 E-mail: Copyright Registration Pending 内部交流，版权所有 工本费：160.00 元