ICS 75.180.10 E 94 备案号：53464—2016
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T70482016
海洋结构用钢板生产资格
预评定推荐作法
Recommended practice for preproduction qualification
for steel plates for offshore structures
2016一06一01实施
201601-07发布
国家能源局 发布 SY/T7048—2016
目 次
前言
引言 2 参考文献 3 热影响区韧性评定
1
.2
.......
11 12
延迟裂纹试验 5 重新评定
.......iii. SY/T7048—2016
前言
本标准按照GB/T1.1--2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准等同采用APIRP2ZRecommendedpractice forpreproductionqualificationforsteel plates for offshore structures（2005年版）。
为便于使用者查阅原文，本标准章节的内容与原文相同，未作改动。 在海洋石油、天然气开发工程设计建造和使用中涉及原标准所在国政府或其他主管当局的法令、
法规和规定时。一律按中华人民共和国政府或政府主管部门颁布的相应法令、法规和规定执行
本标准中的计量单位，以法定计量单位为主，即法定计量单位值在前，将英制单位的相应值标在其后的括号内。
为不改变原标准中公式、曲线的形状特征、常数和系数，凡使用英制单位的，仍沿用英制单位。 本标准由海洋石油工程专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：海洋石油工程股份有限公司。 本标准主要起草人：白海欣、闵波、李淑民、李长锁、徐玉强、魏雄标、王凯锋、苏健。
I SY/T7048—2016
海洋结构用钢板生产资格预评定推荐作法
1引言
1.1自的
本标准的目的是为买方提供一些建议，以减少准备和评定钢板预制焊接程序的时间以及必要的试验（并确保所提供的钢材适合焊接），尤其是热影响区的断裂韧性和抗裂性能。本标准假定它适应等级的钢材和预期用途的焊接工艺是将要单独开发的。 1.1.1按照采办订单要求，具体测试在第3章、第4章或两章都有描述 1.1.2为了保证与本标准相一致，需要特定的轧钢厂按照一定的化学成分，熔炼操作和轧制流程来制造钢板。本标准适合所有按照经过评定的工艺条件下生产出来的材料订单。 1.1.3任何化学成分或生产工艺显著变化对钢板焊接性能或韧性的不利影响都需要评定，对主要改变需要作单独的全面评定，对于小的改变需按照第5章的要求作简单的再评定。 1.1.4满足本标准的预先评定是可以接受的。推荐采用较宽热输人范围、较高裂纹尖端张开位移（CTOD）值、较低试验温度进行试验，并且必须满足本标准的最低要求。 1.2范围
本标准包括生产预评定的各项要求，由指定的钢厂所炼制一定的化学成分范围和一定的轧制工艺生产的钢材的特定焊接和机械性能试验。本标准是一个材料选择和评定的推荐作法，而不是关于钢板焊接作业的。本标准是和APISpec2W和APISpec2Y一起开发并使用的。然而，如果需要的话，它也可以作为其他材料规范（比如APISpec2H）的补充说明。 1.3总的要求 1.3.1 除另外说明外，本标准采用的试件是来自一个炉号，由特定的化学成分所构成的经过评定的钢板。 1.3.2钢板的轧制、焊接和试验应在制造商的指导和控制下进行，同时也应有第三方或买方代表的监督。 1.3.3制造商应将钢轧制的详细过程和试验结果编制成文件并将副本提供给买方。然而，保密资料不需要体现在文件中。同时，这个文件中应包含足够的信息，以便买方日后能确认所有必要的工艺程序，并且制造工艺过程有编码标记或者具有追踪工艺变化的标示。 1.3.4由熔炼分析所确定的钢材化学成分应与钢材加工的现行行业标准一致。在一个典型的宽泛的范围内，钢厂必须指定主要的化学成分和基本变量的限制范围，可以认为生产预评定有效。
在任何一炉的试验能够评定后续生产钢材，见第5章描述。 1.3.5文件中应包含被测试钢板的全部特性，包括：
a） 化学成分，包括5.2所述的元素和附加元素。 b）拉伸试验，包括极限载荷下的应力一应变曲线。 c） 夏比V形缺口曲线：每条曲线由至少12个试件组成（至少4种温度，最高、最低和50%
FATT），对于试样横、纵向中间厚度处新的评定位置如下： 1）母材头部，中间宽度：
1 SY/T 7048-2016
2）母材头部，板边缘； 3）母材尾部，中间宽度； 4）母材尾部，板边缘。
d) 落锤无塑性转变温度。 e）横断面硬度。 f）对于新评定。中心偏析控制试验包括厚板和铸件的宏观金相。
1.3.6任何按照APIRP2Z评定的钢材应满足试验规定的热输人范围、CTOD试验温度、材料强度或等级以及厚度。
2参考文献
所参考的最新版本如下： ASTME1290裂纹尖端张开位移（CTOD）断裂韧性测量的试验方法［Standardtestmethod
for crack tip opening displacement (CTOD) fracture toughness measurement)
ASTMSTP-995非线性断裂力学卷Ⅱ：弹塑性失效（Non-linear fracture mechanics- Volume ll:Elastic plastic failure)
AWSA4.3扩散氢的测定（Determinationof diffusiblehydrogen） AWSD1.1钢结构焊接规范（Structuralwelding code-steel） BS7448-1～2金属材料焊接临界CTOD与临界J积分中K因子的测定方法（Methodfordet-
emination of K critical CTOD, and critical J values of welds in metallic materials)
BS7363控制温度剧变试验方法和焊接板弯曲试验方法［MethodsForcontrolledthermal severity (CTS) test and bead - on - plate (BOP) tests for welds]
JISZ3158Y型坡焊接裂纹试验方法（MethodofY-grooveweldcrackingtest）
3热影响区韧性评定
3.1按照买方和制造商的协商，每次资格预审应由三组对接焊板作为试件，这些试件或开K型坡口或单边坡口（如图1所示）。焊缝应平行于最终的轧制方向，并且取材在母材的中间。试件应在资格预审所要求的范围内的最大厚度处取样， 3.1.1资格预审时的焊接试验应在平焊的位置上进行，除根部焊道以外，都应采用埋弧焊，并且用最低的热输人。在焊接完成及约束解除后，最大的角变形不应大于2°。 3.1.2资格预审焊接试验时所选择的焊材应保证在最后的热处理后焊接金属的CTOD断裂韧性值超过母材热影响区的CTOD值，至少为0.13mm（0.005in），CTOD试验温度为-10℃（14F）或所选的试验温度。为了测定焊缝金属的CTOD值，100%的疲劳裂纹试样应在试验焊接金属在整个厚度上取样，并且试件厚度中心区域2/3处的熔融线在中心线附近1～2mm（0.04in～0.08in）处。另外，还要测量焊缝熔敷金属的硬度并保证其等于或超过母材的硬度。这些要求是为了保证：（1）低的焊接金属韧性与热影响区低的CTD结果互不影响；（2）在热影响区测试时，疲劳裂纹不会加快扩展到焊缝金属软区。该节包含的焊接金属韧性的要求不作为生产用的焊接工艺评定的要求。 3.1.3下面这三组对接钢板焊接时的预热、热输人、层间温度应在一定的评定范围内。评定的热输人（电弧能量）范用应在0.8kJ/mm~4.5kJ/mm21kJ/in～114kJ/in）之间，除非制造商为他们提供的特殊钢材选择更严格性的热值输人范围（见1.3.6）。其中一组焊缝必须在最低的热输人量，最低的预热/层间温度符合第4章限定的值［100℃（212F）或更低一些］，温度测量在位于临近热影响区的每道焊缝起始点，预热/层间温度可以增加60℃（140F）。另外一组焊接的评定在最高热输人 2 SY/T7048-2016
图1单面坡口与K型坡口焊接准备
量，预热/层间温度在250℃（482°F）或者更高的条件下进行。第三组焊接的热输入为3kJ/mm （76kJ/in），预热温度应为100℃（212°F），层间温度不能超过250℃（482°F）。应使用适合的设备测量这些参数（炭棒测温仪不能使用）。实际操作中为了得到预期形状的焊缝，热输人在最初或最后的焊道可以临时调整。 3.2每次焊接试验的热影响区应通过CT()D试验和夏比冲击试验来评估。评估之前，如果适用的话，每次焊接试验应进行焊后热处理。焊态及焊后的热处理态的试件应单独评定。如果采用焊后热处理，焊后热处理的曲线图应记录和报告。 3.3CTOD试验：在采用最低热输入焊接时，最少要做8个有效的CTOD试件，在热输入为 3kJ/mm（76kJ/in）和最高热输人时需要做5个有效CT()D试件。所有的CT(D试验应在－10℃ （14F）下进行，或在最低服役温度下进行。所有的CTOD试验应执行BS7448－1～2或者ASTM E1290（根据制造者的选择），并且优选（T×2T）全厚度方向上规格的试件（参见注1），而且通常疲劳预制裂纹长度超过试件宽度的一半。CTOD试件长度方向必须垂直于焊缝和钢板轧制方向（T- 1方向）。焊缝直边必须足够直，以保证厚度方向的切口可被放置在钢板表面的法线方向上，预制裂纹必须保证75%的长度在热影响区范围内，并超过试件厚度中心区域2/3。考虑到无效试件导致试验失败的影响，实际的试件数量可以多于要求的数量（每个CTOD试验方法）。在试件准备之前，焊缝加强高可以去除，并且清除钢板原始表面的氧化皮和毛刺。
注1：钢板厚度T超过63mm（2.5in），可以采用T×T试件进行测试包括机械切口和疲劳裂纹在内，深度为
试件厚度的45%~55%。
注2：疲劳裂纹在扩展之前，焊态下的试验试件可以采用侧向压力方法释放内应力。这个方法描述在《焊接接头
断裂力学试验》（M.GDawes，et al.inASTMSTP995-NonLinearFractureMechanics：VolumeII- EIastic Plastic Fracture.) 与 BS 7448 -2 (Method for determination of KIc. critical CTOD, and critical J values of welds in metallic materials>
注3：这些CTOD试验要求概括见表1。 3.3.1如果超过一个试件失败，钢材资格评定失败。如果仅有一个CTD值不满足，就需要额外增加试验，采用同样的焊接要求并且预制裂纹位置按照CT()D最低值的试件位置。所有的重新试验必须满足3.3.8中定义的重新试验的数量， 3.3.2这节和接下来的四小节详细介绍被测试的热影响区所要求的区域的最低接收标准和检验方法（见注4）。这种评估一般在测试完成之后断裂后的试件上进行。然而，在满足标准的情况下，在对试验试件进行切口之前进行预先计划是很有必要的。在切口之前每个试验试件必须腐蚀出热影响区的位置和构造。首先必须检查在热影响区的材料超出试件厚度中心区域2/3时，是否包括至少75%的切口，如果不能满足这个条件，就需要找一个较直的热影响区的试件来进行新的试验。如果热影响区直线度满足要求，在试验试件上画出切口位置。在最低热输人焊接的条件下，6个试件的切口要最大限度地贯穿粗晶区（包括不可变、不完全结晶和时效脆化重熔热影响区，如图3和图4所示）。在 3.0kJ/mm（76kJ/in）和更高热输人的焊接下，至少3个试件的切口要最大限度地贯穿粗晶区。对于
3 SY/T 7048-2016
三个给定热输人焊接，至少2个试件切口达到图4d所定义的“热影响区边界材料”。在切口位置划线完后，要按照3.3中所描述的CTOD试验方法来进行切口、疲劳开裂和试件试验。
注4：热影响区的指定区域定义见3.6。
表1CTOD试验要求焊接条件（见3.1.3）
3kJ/mm(76kJ/in) 100℃(212F)2 250℃(482F)
. 8kJ/mm (20kJ/in) P/I"≤100℃ (212°F)
4.5kJ/mm（114kJ/in） P/I≥250℃(482°F）
标准要求
有效热影响区CTOD试验最小数量《见3.3》 有断口粗晶区的有效热影响区CTOD试验最小数量（见3.3.2) 有断口热影响区CTOD试验最小数量（见3.3.2）
8
5
CTOD 试验数量
6
2
2
不管预裂纹位置对普通热 预裂纹与热影响区相交，且占影响区直度检查（见 据试件厚度中心2/3部分 等同0.8kJ/mm（20kJ/in） 3. 3. 2)
的75%
选择： 1.等同3kJ/mm到4.5kl/mm的
15%（76kJ/in到114kJ/in） 三个试件呈现出至少粗晶区裂纹的15% 除非粗晶区在熔合线0.3mm 在熔合线3.5mm以内·这15%必须在（0.01in）以内（见3.3.5)； 试件厚度中心2/3范围内 2.或者尽力定位粗晶区预裂纹
粗晶试件预裂纹位置要求
预裂纹位置冶金要求
(见3.3.6)
选择： 1.等同3kl/mm到4.5kj/mm
（7okl/in到114kJ/in），除非预裂纹必须在被侵蚀热影响区边界的（0.3mm（（001in）范围内（见3.3.5）；
被侵蚀热影响区边界试件预裂纹定位要求
两个试件在被侵蚀热影响区边界材料裂纹的至少50%在试件厚度中心2/3处
2.或者尽力定位被侵蚀热影响
区边界材料预裂纹（见 3.3.6) CTOD≥0.25mm (0.010in) CTOD≥0.38mm (0.015in) CTOD≥0.30mm (0.012in) 等同.8kJ/mm(20kJ/in) 有待同意
50级，≤3in（76mm） 50级，>3in（76mm）)
等同0.8kJ/mm(20kJ/in) 等同0.8kJ/mm（20kJ/in）
CTOD 可接受值 60 级≤3in (76mm) （见3.3.8)
60 级. >3in (76mm) 高于60级
等同).8kJ/mm（20kJ/in）等同0.8kJ/mm（20kJ/in)
有待同意
4 SY/T 7048-2016
表1(续) 焊接条件（见3.1.3）
3kJ/mm (76kJ/in) 100℃(212F)≥ 250℃(482°F)
4.5kJ/mm (114kJ/in) P/I≥250℃ (482'F)
(0. 8kJ/mm (20kJ/in) P/1"<100℃(212°F)
标准要求
CTOD结果如果多于一项低于可接受值则再评定失败（见 等同0.8kJ/mm(20kJ/in） 3.3.13.3.9)
起始有效CTOD结果的拒绝标准
1.使用定量预裂纹定位策略时，再测试要求等同于焊接热值3kJ/mm到4.5kJ/mm （76kJ/in到114kJ/in）（见 3.3.5) 2.使用尽力预裂纹定位时，需
拒绝标准及再试验
如果一项CT()D结果低于可接受值，则需要5次再测试。所有再测试必须满足可接受的值（见3.3.7，3.3.8）
再试验
要6项再测试来代替被侵蚀热影响区边界材料较低值及 10项再测试来代替粗晶区 CTOD较低结果，所有再测试必须满足可接受的值（见 3.3.6)
P/I= Preheat/Interpass Tempreture
3.3.3当测试试件断裂之后，通过3.3介绍的CTOD试验规则，试验结果有效性必须进行计算和检查。如果试验结果证明无效。需要附加试件测试。对于每个有效试件，要先确定和记录疲劳裂纹的起始方向，以便同后三小节所提到的标准进行对比。图5a为建议选择的剖面。然而，也可以使用其他方法。这个剖面需要进行抛光，腐蚀以及拍照以用于存档。照片需要放大3倍～6倍，而且要有足够的清晰度和对比度，以便在热影响区显微结构中区分出局部的变化 3.3.4以最低热输人焊接时，6个试件的疲劳裂纹起始位置要求定位在粗晶区，在母材一侧整个厚度的熔合线0.3mm（0.)1in）以内（见注5）。另外，至少2个试件的疲劳裂纹起点在下临界热影响区中定位（例如SCHAZ）。划线的热影响区边界材料定义见3.6.1和图4d。检验平板的后续测试金相图（如图6所定义）将用于每个试件。以最低热输人焊接时，预裂纹定位标准可以使用两种方法：第一种包括通过预裂纹对热影响区微观样本的定量评估；第二种方法包括对预裂纹的“最佳”定位。 第二种方法需要更多的试验。
注5：低热输人的焊接件热影响区相对较窄。这个过程的目的就是在粗晶区确定疲劳裂纹的起始位置，尽管这种
材料可能很难辨别。
3.3.5最低焊接热输人时，预裂纹分布标准的第一种选择如下：
至少3个以上的有效试件需要有疲劳裂纹处在指定的粗晶热影响区，且至少材料的15%在试件厚度方向上中心区域的2/3处，但这15%不一定连续。对于这种焊接，粗晶区被假定在熔合线 0.3mm范围内。3.6用于指导金相标准和描述包含在15%之内的粗晶区。
至少2个以上的有效试件需要有疲劳裂纹分布于指定的被侵蚀热影响区边界材料处，且至少 50%在试件厚度方向上的2/3处。对被侵蚀热影响区边界材料的定义见3.6及图4d。
5