资料介绍
ICS 75 . 200;23 . 040 . 0 1 E 16 ;J 15
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 35067—2018
石油天然气工业用耐腐蚀合金复合弯管
Corrosionresistantalloybimetalbendsforpetroleum and
naturalgasindustries
2018-05-14 发布 2018-12-01 实施
国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 35067—2018
GB/T 35067—2018
前 言
本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本标准由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC 355)提出并归口 。
本标准起草单位:中国石油天然气集团公司石油管工程技术研究院、中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司、中国石油化工股份有限公司西北油田分公司、中国石油工程建设有限公司西南分公司、西安向阳航天材料股份有限公司、沧州隆泰迪管道科技有限公司、郑州万达重工股份有限公司、河北沧海核装备科技股份有限公司、河北汇中管道装备有限公司。
本标准主要起草人:魏斌、李为卫、方伟、李发根、李厚补、赵新伟、秦长毅、李循迹、王福善、常泽亮、羊东明、杨志勇、姜放、李华军、王春建、张付峰、任保剑、孟庆云、赵伟星、张猛、刘迎来。
GB/T 35067—2018
石油天然气工业用耐腐蚀合金复合弯管
1 范围
本标准规定了石油天然气工业管道输送系统用公称直径 DN 150~DN 800、弯曲半径 R≥5D 耐腐
蚀合金复合弯管的设计、几何尺寸、材料、制造工艺、技术要求和检验方法、NDT、表面质量与缺陷修补、标志、运输与防护等基本要求。
本标准适用于石油天然气工业领域输送管道以及工艺管道输送含有腐蚀性介质的石油、天然气和水等单相或多相流体用耐腐蚀合金复合弯管,其他领域也可参照使用。
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/T 228 . 1 金属材料 拉伸试验 第 1 部分:室温试验方法
GB/T 228 . 2 金属材料 拉伸试验 第 2 部分:高温试验法
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 232 金属材料 弯曲试验方法
GB/T 4340 . 1 金属材料 维氏硬度试验 第 1 部分:试验方法
GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法
GB/T 6396 复合钢板力学及工艺性能试验方法
GB/T 8923 . 1—2011 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的 目视评定 第 1 部分:未涂覆过
的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级
GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法GB/T 17394 . 1 金属材料 里氏硬度试验 第 1 部分:试验方法
GB/T 17600 . 1 钢的伸长率换算 第 1 部分:碳素钢和低合金钢
GB/T 29168 . 1 石油天然气工业 管道输送系统用感应加热弯管、管件和法兰 第 1 部分:感应加热弯管
GB 50251 输气管道工程设计规范
GB 50253 输油管道工程设计规范
GB/T 35072—2018 石油天然气工业用耐腐蚀合金复合管件
NB/T 47013 . 7 承压设备无损检测 第 7 部分:目视检测
NB/T 47014 承压设备焊接工艺评定
NB/T 47015 压力容器焊接规程
SY/T 5257 油气输送用钢制感应加热弯管
TSG Z6002 特种设备焊接操作人员考核细则
ISO 15156-1 石油天然气工业 油气开采中用于含 H 2 S 环境下的材料 第 1 部分:抗裂材料选
择 的 一 般 原 则 ( Petroleum and natural gas industries—Materials for use in H2 S-containing environments in oil and gas production—Part 1 : General principles for selection of cracking-resistant
materials)
GB/T 35067—2018
ISO 15156-2 石油天然气工业 油气开采中用于含 H 2 S 环境下的材料 第 2 部分:抗裂碳钢和
低合金钢以及铸铁的使用(Petroleum and natural gas industries—Materials for use in H2 S-containing environments in oil and gas production—Part 2 : Cracking-resistant carbon and low-alloy steels, and
the use of cast irons)
API Spec 5L: 2012 管线钢管规范(Specification for line pipe)
ASTM A751 钢产品化学分析的试验方法、规程和术语(Standard test methods, practices, and terminology for chemical analysis of steel products)
ASTM E340 金属和合金宏观腐蚀的标准试验方法(Standard practice for macroetching metals and alloys)
ASTM E353 不 锈 钢、耐 热、马 氏 体 和 其 他 类 似 的 铬-镍-铁 合 金 的 化 学 分 析 标 准 测 试 方 法
(Standard test methods for chemical analysis of stainless, heat-resisting, maraging, and other similar chromium-nickel-iron alloys )
ASTM E562 用系统人工点计数法测定体积分数的试验方法(Standard test method for determi- ning volume fraction by systematic manual point count)
3 术语和定义、符号、代号和缩略语
3 . 1 术语和定义
GB/T 35072—2018 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3 . 1 . 1
制造商 manufacturer
按本标准的要求,负责生产复合弯管且对产品做标志的工厂或公司。
3 . 1 . 2
基层 backinglayer
复合板、复合管或复合弯管的承受力学载荷或承压部分,由碳钢或低合金钢材料制成。
3 . 1 . 3
内覆层 cladlayer
通过冶金复合方式结合在复合板、复合管或复合弯管基层材料表面的耐腐蚀合金材料部分。
3 . 1 . 4
耐腐蚀合金复合弯管 corrosionresistantalloybimetalbend
按照基层材料承压、内覆层材料防腐蚀的原则,由碳钢或低合金钢材料作为基层与耐腐蚀合金材料作为内覆层两部分复合而制成的弯管,简称复合弯管。
3 . 1 . 5
母管 motherpipe
用于制造耐腐蚀合金复合弯管的冶金复合直管。
3 . 1 . 6
耐腐蚀合金 corrosionresistantalloy
用于制造复合板、母管和复合弯管内覆层的不锈钢与镍基合金等耐腐蚀合金材料的统称。
3 . 1 . 7
弯曲角度 bendangle
整个弯管的方向变化部分所形成的平面角。
GB/T 35067—2018
3 . 1 . 8
弯曲半径 bendradius
从弯管的弯曲中心到其中心轴线的距离。
3 . 1 . 9
弯曲段 arc
弯管的弯曲部分。
3 . 1 . 10
外弧侧 extrados
弯管弯曲段的外侧部分。
3 . 1 . 1 1
内弧侧 introados
弯管弯曲段的内侧部分。
3 . 1 . 12
直管段 tangent
感应加热弯管两端的直管部分。
3 . 1 . 13
过渡区 transitionzone
位于弯管感应加热起弯点或终弯点附近的包含从未加热母管的末端延伸至已加热至弯制温度始端的管段区域。
3 . 1 . 14
中性面 neutralface
母管弯制过程中弯管弧面上壁厚不变而形状改变的截面(为曲面)。
3 . 1 . 15
中性区 neutralzone
弯管弯曲段中性面附近区域。
3 . 1 . 16
剪切结合强度 shearbondstrength
使以冶金结合的复合板、复合管或复合弯管的内覆层与基层发生分离的单位接触面积所需要的切向应力。
3 . 2 符号和代号
下列符号和代号适用于本文件。
C— 复合弯管基层壁厚最大减薄率;
D— 复合弯管名义外径,单位为毫米(mm) ;
d— 复合弯管直管段端部名义内径,单位为毫米(mm) ;
Dmax — 复合弯管横截面上的最大外径,单位为毫米(mm) ;
Dmin — 复合弯管横截面上的最小外径,单位为毫米(mm) ;
DN — 公制单位的复合弯管公称直径,为非测量值,单位为毫米(mm) ;
Dp — 与复合弯管相连接管子的名义外径,单位为毫米(mm) ;
D2 , D4 — 复合弯管两个相邻波峰处的外径,单位为毫米(mm) ;
D3 — 复合弯管两个相邻波峰之间的波谷处外径,单位为毫米(mm) ;
e— 复合弯管焊接端坡口内覆层伸出长度,单位为毫米(mm) ;
f— 弯管内弧侧表面相邻波峰的间距,单位为毫米(mm) ;
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h— 弯管内弧侧表面波浪度,单位为毫米(mm) ;
L— 复合弯管直管段长度,单位为毫米(mm) ;
O— 复合弯管椭圆度;
P — 复合弯管验证试验计算最小强度,单位为兆帕(MPa) ;
Q— 复合弯管端面垂直度,单位为毫米(mm) ;
R— 复合弯管弯曲半径,单位为毫米(mm) ;
Rm — 抗拉强度;
Rt0.5 — 总伸长率 0.5%的屈服强度;
r— 母管基层名义壁厚处半径,单位为毫米(mm) ;
S— 腐蚀试样面积,单位为平方毫米(mm2 ) ;
t— 复合弯管内覆层公称壁厚,单位为毫米(mm) ;
tB — 复合弯管基层公称壁厚,单位为毫米(mm) ;
tB, min —GB 50251 或 GB 50253 规定的计算分析方法确定的复合弯管直管段基层最小设计壁厚,单位为毫米(mm) ;
tB, o — 复合弯管外弧侧基层壁厚最小值,单位为毫米(mm) ;
tB, i — 复合弯管内弧侧基层壁厚最小值,单位为毫米(mm) ;
tB, m — 母管基层壁厚最小值,单位为毫米(mm) ;
U— 复合弯管端面平面度,单位为毫米(mm) ;
α — 复合弯管的弯曲角度,单位为度(°) ;
σb — 复合弯管基层材料的实际抗拉强度,单位为兆帕(MPa) ;
φ — 设计验证试验系数;
Δa— 复合弯管平面度,单位为毫米(mm)。
3 . 3 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
CVN 夏比 V 型缺口(charpy V-notch)
HAZ 热影响区(heat-affected zone)
HIC 氢致开裂(hydrogen induced cracking)
MPQT 制造工艺评定试验(manufacturing procedure qualification test)
MPS 制造工艺规范(manufacturing procedure specification)
MT 磁粉检测(magnetic testing)
NDT 无损检测(nondestructive testing)
PT 渗透检测(penetrant testing)
RT 射线检测(radiographic testing)
SCC 应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking)
SSC 硫化物应力开裂(sulfide stress cracking)
TIG 钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas arc welding)
UT 超声波检测(ultrasonic testing)
4 购方提供的信息
4 . 1 基本信息
基本信息是在购方要求制造商执行本标准的条件下,应由购方在订单中提供的信息,包括但不限于
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以下信息:
a) 复合弯管的数量;
b) 复合弯管材质或钢级(包括基层和内覆层);
c) 制造工艺要求;
d) 由购方或制造商提供母管;
e) 复合弯管尺寸,至少应包括:
— 公称直径 DN ;
— 名义外径 D;
— 基层最小壁厚(外弧侧基层壁厚最小值 tB, o)
— 内覆层公称壁厚 t;
— 弯曲半径 R;
— 弯曲角度 α;
— 直管段长度 L。
f) 管端坡口尺寸(如果管端不是直角端面)。
4 . 2 补充信息
可能情况下,应由购方提供以下补充信息,包括但不限于以下信息:
a) 管线运行条件(包括输送流体组成、温度和压力等);
b ) 最低设计温度;
c) 最高设计温度;
d) 最大壁厚(包括基层和内覆层);
e) 特殊的尺寸要求;
f) 补充的检验和试验要求;
g) 测量和其他尺寸测量要求(如果与本标准不同);
h ) 管线设计标准或设计系数;
i) 是否需要弯制后进行热处理;
j) 高温下的基层力学性能要求;
k) 设计验证试验或静水压试验要求;
l) 耐腐蚀性能要求(包括基层和内覆层);
m) 弯管表面要求;
n) 涂敷或喷涂要求;
o) 标志要求(如果与本标准不同);
p) 包装和装运说明;
q) 第三方检验机构;
r) 依据 GB/T 18253 规定的检验文件;
s) 检验文件的格式和附加内容要求;
t) 相连管线规格与材质;
u) 其他特殊要求。
4 . 3 母管信息
如果母管由购方提供,购方应向制造商提供以下信息,包括但不限于以下信息:
a) 采购标准或技术规范;
b ) 公称直径和外径;
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c) 壁厚(基层和内覆层公称壁厚或最小壁厚);
d) 长度 ;
e) 基层和内覆层材料钢级与材质类型;
f) 制造工艺;
g) 制造商;
h) 包括化学成分、热处理、力学性能、几何尺寸、NDT 和静水压试验结果的质量证书或检验报告;
i ) 补焊修复记录以及修补焊接工艺规范。
5 设计
5 . 1 复合弯管设计文件应至少包括弯管设计图和强度计算文件,复合弯管的设计参数应与相连管道的设计参数一致。
5 . 2 复合弯管强度和选材设计应遵循基层承压、内覆层防腐蚀的原则。
5 . 3 应依据输送流体的压力和温度进行复合弯管基层强度设计,输送流体所引起的环向应力应不大于按照 GB 50251 或 GB 50253 规定计算的弯管直管段环向应力,基层壁厚应满足下列要求:
a) 外弧侧基层壁厚最小值 tB, o应满足式(1) :
tB, i ≥ t ……………………( 2 )
5.4 除了考虑复合弯管在承受内压时的设计要求,购方和设计者还应依据 GB 50251 或 GB 50253 规定考虑其他载荷,包括静态和动态载荷,以及所在管线的压力试验条件。
5.5 采用复合板卷制成型的复合弯管的内覆层最小设计壁厚应不小于 2.5 mm,采用堆焊工艺制造的复合弯管的内覆层最小设计壁厚应不小于 3.0 mm。
5 . 6 复合弯管的材料选择应考虑输送流体的腐蚀性,并遵循以下原则:
a) 若输送流体含有 H2 S且属于酸性环境,应由购方与制造商协议确定复合弯管基层是否需要满足 ISO 15156-1 和 ISO 15156-2 要求 。
b) 若输送流体含有 H2 S、CO2、Cl- 等一种或多种腐蚀性介质,内覆层应具有抗 SSC 和/或 SCC、抗失重腐蚀和点腐蚀能力,应确保内覆层材料能够满足 GB/T 35072—2018 附录 A要求。
6 尺寸与公差
6 . 1 壁厚
复合弯管基层壁厚应满足 5 . 3 要求,孤立的非连续局部减薄处或经修磨后部位的基层剩余壁厚应
不小于基层公称壁厚的 87 .5% 。
内覆层厚度应不低于最小设计壁厚要求,内覆层厚度仅允许正偏差且偏差不大于 1.0 mm。
6 . 2 内径
距离管端 50 mm 范围内复合弯管内径应与相连管线内径一致,且距离管端 50 mm 范围内实际内径允许最大偏差为 ±0 .5 mm。
6 . 3 壁厚减薄率
外弧侧基层壁厚最大减薄率 C 应满足如下要求:若 5D≤R<6D,C≤10%;若 R≥6D,C≤9%。
6 . 4 椭圆度
复合弯管直管段距管端 100 mm 范围内,椭圆度 。应不大于 0. 5%,弯曲段的椭圆度 。应不大于2 . 5% 。
椭圆度 。 按式(4)计算:
。 ……………………( 4 )
6 . 5 弯曲角度与弯曲半径
复合弯管弯曲角度 α 和弯曲半径 R 如图 1 所示,α 偏差应不超过 ±1 °。
当 R≤ 1 000 mm 时,R 允许最大偏差为 ± 5 mm;当 R>1 000 mm 时,R 允许最大偏差 为±0 . 5%R,且 R 不超过 ±10 mm。
图 1 弯曲角度与弯曲半径
6 . 6 弯管平面度
复合弯管平面度如图 2 所示,Δa应满足如下要求:当 DN≤250 mm 时,Δa≤5 mm;当 250 mm< DN≤800 mm 时,Δa≤7 mm。
图 2 弯管平面度
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6 . 7 端面垂直度
复合弯管两端面的垂直度 Q 应以弯管两端直管段的轴心线为基准测量,如图 3 所示,Q 应满足如下要求:若 DN≤200 mm,Q≤1.5 mm;若 DN>200 mm,Q≤2.5 mm。
图 3 端面垂直度
6 . 8 端面平面度
复合弯管的端面平面度如图 4 所示,端面平面度 U 应不大于 0.8 mm。
图 4 端面平面度
6 . 9 直管段长度
除非协议,复合弯管两端的直管段长度宜相等,直管段长度 L 应满足以下要求:
a) DN≤300 mm, L应不小于 DN,且 L≥250 mm;
b) 300 mm
7 材料
7 . 1 基层
7 . 1 . 1 复合弯管的基层材料应选用与其相连接的管线管具有相同或相近的钢级、化学成分和力学性能
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的碳钢或低合金钢,基层材料的化学成分和力学性能应满足 API Spec 5L: 2012 中 PSL2 要求。经购方
与制造商协议,基层也可选择其他碳钢和低合金钢材料并满足相应的标准要求。
7 . 1 . 2 若复合弯管输送流体中含有 H 2 S且属于酸性环境,应由购方与制造厂协议确定复合弯管基层母
材和焊缝是否需要满足 API Spec 5L: 2012 附录 H、ISO 15156-1 和 ISO 15156-2 相关要求。
7 . 2 内覆层
按照 GB/T 35072—2018 第 7 章的要求。
7 . 3 复合板
按照 GB/T 35072—2018 第 7 章的要求。
7 . 4 母管
按照 GB/T 35072—2018 第 7 章的要求。
8 制造
8 . 1 一般规定
8 . 1 . 1 复合弯管基层与内覆层之间应为冶金复合方式,宜采用以下制造工艺:
a) 采用满足 7.4 要求的母管经整体电感应加热或局部电感应加热方式制造;
b) 采用在碳钢或低合金钢弯管堆焊耐腐蚀合金层的方法制造,钢制弯管应符合 GB/T 29168. 1或 SY/T 5257 要求。
8 . 1 . 2 制造工艺应保证复合弯管在成型时,表面外形应圆滑过渡,综合考虑基层和内覆层材料性能,确保制造过程不降低基层的力学性能、内覆层材料的耐腐蚀性能,应保证不产生裂纹和其他影响安全的缺陷。
8 . 1 . 3 复合弯管在制造、储存和运输过程中,应采取有效的措施防止耐腐蚀合金层表面产生铁离子污染 。如果产生,应采用有效的方法进行清除和检验,并报告购方。
8 . 2 焊接
8 . 2 . 1 复合弯管所有焊缝和堆焊(包括返修焊缝)应由考核合格的焊工按照评定合格的焊接工艺完成。制造复合弯管所采用的所有焊接工艺规程应满足 NB/T 47015,焊接工艺评定应按照 NB/T 47014 进行,焊工考试按 TSG Z6002 进行。
8 . 2 . 2 允许每根复合弯管最多有一条纵向焊缝,且焊缝应位于弯管中性面附近的外弧侧或内弧侧距中性面 5°~10°范围内。
8 . 2 . 3 复合弯管上的焊缝应为对接焊缝,焊缝的对接坡口尺寸宜符合 GB/T 985 或 GB/T 986 要求,所有对接焊缝应为全焊透结构,应采用熔化焊工艺,应优先采用 自动焊,宜选用双面焊工艺。 坡口宜采用机械加工方法,若采用热切割法,应去除坡口表面的氧化皮并打磨平整。
8 . 2 . 4 堆焊应采用冷/热丝 TIG焊接或其他热输入量较少的焊接方法,应采用多层堆焊,前后相邻堆焊层间的搭接长度应不小于每层堆焊层宽度的 30%,且焊道的不平度和相邻焊道之间的凹下量都应不大于 0.5 mm。堆焊层的厚度应满足 6.1 要求,化学成分应满足 7.2 要求。
8 . 3 热处理
8 . 3 . 1 对采用钢制感应加热弯管进行内表面堆焊耐腐蚀合金层工艺制造的复合弯管,成形后的钢制弯管应进行热处理,钢制弯管制造商应提供热处理工艺报告。 在保证内覆层堆焊工艺不影响基层各项性能的前提下,堆焊后的复合弯管可不再进行热处理。
GB/T 35067—2018
8 . 3 . 2 热加工成型的复合弯管,应根据材质和加工过程,由购方和制造商协商确定不进行热处理或选择合适处理工艺。
8.3.3 热处理炉应至少每年鉴定一次,热电偶每半年鉴定一次。热处理时炉温温差应控制在 ±10 ℃以内 。测温时,热电偶可直接和弯管相连接,或者与弯管有相同温度的材料相连接。
8 . 4 弯制后冷校圆
经购方与制造商协议,允许对复合弯管使用冷校圆,当 DN≤600 mm 时,冷校圆时径向永久变形量应不大于1.5%D或 8 mm 中的较小值;当 DN>600 mm 时,冷校圆时径向永久变形量应不大于 1.5%D或 17 mm 中的较小值。不应采用冷扩径方式调整复合弯管管端内径。
8 . 5 管端
8 . 5 . 1 复合弯管焊端坡口应机加工成形,焊端坡口型式应与相连管线破口型式一致,坡口型式应按照GB 50251 或 GB 50253 和焊接工艺评定结果确定。
8.5.2 当复合弯管设计图或购方对管端坡口未作规定,且复合管件焊端总壁厚(t+tB)与相连管道等壁厚时,当 t+tB≤22 mm 时,其坡口型式与尺寸可按图 5 a)所示加工为 V 型坡口;当 t+tB>22 mm 时,其坡口型式与尺寸可按图 5 b)所示加工为双 V形坡口。若内覆层为高镍含量的耐腐蚀合金,焊端坡口可适当提高斜度;对于基层公称壁厚小于 5 mm 的复合管件,焊端坡口可加工成略有斜边或直边型式;根据购方要求,可对管端进行堆焊处理,堆焊工艺和堆焊材料由供需双方协商确定。
8.5.3 当复合弯管焊端总壁厚(t+tB)超过相连接管道壁厚 2 mm 及以上时,弯管焊端宜做外削边处理,外削边长度与坡口结构及尺寸应由购方与制造商协商确定。
8.5.4 复合弯管管端距管端面 100 mm 范围内的内外焊缝余高均应去除,去除后内外焊道剩余高度应不大于 0.5 mm,但不得低于管体表面。焊缝磨削去除时,不得明显伤及管体,且应圆滑过渡。
a)V形坡口 b)双 V形坡口
图 5 复合弯管焊接坡口示意图
8 . 6 表面处理
按照 GB/T 35072—2018 的 8 . 6 要求。
8 . 7 工艺评定
复合弯管正式生产前,应对不同材质和不同规格的试制复合弯管按照附录 A 进行制造工艺评定,并编制用于复合弯管正式生产的 MPS。
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9 技术要求和检验方法
9 . 1 一般规定
9 . 1 . 1 试验与检验项目
9. 1 . 1 . 1 检验应在复合弯管下线 24 h后进行。除在试验方法中另有规定外,试样应在室温环境下进行状态调节。
9 . 1 . 1 . 2 按照本标准供货的复合弯管应进行制造工艺评定和批次检验,检验项目如表 1 所列,取样位置和数量宜参照附录 B进行。
表 1 试验和检验项目汇总表
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表 1(续)
9 . 1 . 2 检验频次
9 . 1 . 2 . 1 在制造工艺评定阶段,不同钢级、不同熔炼炉批次的母管(包括基层和内覆层)、不同公称直径、不同制造工艺、不同热处理工艺、不同公称壁厚(包括基层和内覆层)的试制弯管应各抽取不少于 2 根成品复合弯管进行 MPQT。经制造商与购方协商,在满足前述条件下,可将评定合格的检测结果用于仅弯曲半径或弯曲角度不同弯管,即弯曲半径较小的可覆盖弯曲半径大的,弯曲角度大的可覆盖弯曲角度小的弯管。 也可由供需双方协商确定检验频次。
9 . 1 . 2 . 2 正式生产阶段,同钢级、同一熔炼炉批次的母管(包括基层和内覆层)、同制造工艺、同热处理工艺、同弯曲半径、同公称壁厚(包括基层和内覆层)的复合弯管,DN<500 mm 时,不多于 100 根作为一检验批,DN≥500 mm 时,不多于 50 根作为一检验批,每批应抽取不少于 1 根成品复合弯管进行检验。也可由供需双方协商确定检验频次。
9 . 1 . 3 合格性验收与复验
在正式生产批次检验中,若不合格项为化学成分、物理试验或腐蚀试验,由购方选择,可在同一复合弯管上两倍取样复验不合格项,或在同批次弯管中重新两倍抽样并分别取样复验不合格项,或对该批复合弯管重新进行一次热处理并重新按本标准进行所有物理试验和腐蚀试验。 若上述复验或重新检验合格,则该批复合弯管相应检验项目合格,否则该批复合弯管应判为不合格。 重新热处理仅允许进行 一次 。但在重新检验或复验中,仅因抗拉强度或屈服强度为不合格项,允许经设计方同意后该批复合弯管降低压力等级予以使用。
9 . 2 几何尺寸
9 . 2 . 1 复合弯管应逐件进行内径、基层壁厚及其壁厚减薄率、内覆层壁厚、椭圆度、弯曲角度和弯曲半径、弯管平面度、管端垂直度、端面平面度、直管段长度检测,几何尺寸及尺寸公差应符合第 6 章的要求。
9 . 2 . 2 复合弯管壁厚检验应满足以下要求:
GB/T 35067—2018
a) 对于正式生产阶段的每根复合弯管,基层壁厚宜依据 ASTM E797 采用手动超声脉冲回波法测量,内覆层壁厚宜依据 ASTM B499 采用电磁法测量,测量部位至少应包括:过渡区外弧侧、弯曲段外弧侧和内弧侧。在测量前应将待测部位清除干净,当弯曲角度 α ≤90°时,每个部位至少均匀测量 3 点;当 90°< α ≤180°时,每个部位至少均匀测量 5 点;
b ) 在制造工艺评定和正式生产批次检验中,应采用金相法对基层壁厚和内覆层壁厚进行检测,检测部位至少应包括:过渡区外弧侧、弯曲段外弧侧、弯曲段内弧侧和弯曲段中性区。
9.2.3 应使用环规、卡规或光学测量仪器对复合弯管距离管端 50 mm 范围的内径进行检测,检测结果应满足 6 . 2 。
9 . 2 . 4 复合弯管椭圆度、弯曲角度和弯曲半径、弯管平面度、管端垂直度、端面平面度、直管段长度的检测方法宜依据 SY/T 5257 进行。 检测频次按表 1 规定。
9 . 3 化学成分
9 . 3 . 1 成品复合弯管基层的化学成分应满足 7 . 1 要求,内覆层的化学成分应满足 7 . 2 要求。
9 . 3 . 2 由购方选择,用于化学分析的试样可取 自成品复合弯管或母管。 对于直缝焊接复合弯管或母管,基层和内覆层母材取样位置应与焊缝至少相隔 90°,产品化学分析宜参照附录 B取样。
9 .3 .3 堆焊层的化学成分分析试样应取自堆焊层中间,即距表面 1 .0 mm 以下,距离熔合线 1 .0 mm 以上,需分析的元素应包括但不限于 C、Mn、Cr、Ni、Mo、P、S 和 Fe,并应符合 7.2 要求,还应满足元素 Cr、 Ni、Mo 成分的测量值不应低于填充金属成分的 90% ,且元素 Fe 的稀释率不应超过 5%。
9 . 3 . 4 与化学成分分析有关的方法和过程应按照 ASTM A751 或 ASTM E353 执行。
9 . 4 拉伸性能
9 . 4 . 1 成品复合弯管基层材料的拉伸性能应满足 7 . 1 要求。 本标准只对复合弯管基层材料的拉伸性能作了规定,购方和制造商也可协商确定耐腐蚀合金层及其与基层复合后的力学性能。
9 . 4 . 2 基层材料的拉伸试验取样数量和位置宜参照附录 B,从直管段、过渡区和弯曲段的母材取横向和/或纵向拉伸试样,进行材料 Rm 、Rt0.5和伸长率性能指标检测。 从弯曲段焊缝和直管段焊缝取横向拉伸试样,进行 Rm 性能指标检测。 若弯管尺寸不足以提供上述位置拉伸试样,则由购方选择,试样可取自制造弯管的母管或者不要求进行该位置拉伸试验。
9.4.3 拉伸试样可采用 API Spec 5L: 2012 中规定的板状或圆棒试样,试样上的耐腐蚀合金层应予以清除,焊缝应磨平,拉伸试验报告应注明试样的类型、规格以及取样位置。
9 . 4 . 4 常温下拉伸试验应按照 GB/T 228 . 1 和 GB/T 17600 . 1 的规定进行。 如果最高设计温度超过100 ℃ ,应依据 GB/T 228.2 规定的方法对基层材料进行高温拉伸试验,合格性判据由购方和制造商协商确定。
9 . 5 CVN冲击韧性
9 . 5 . 1 成品复合弯管基层材料的 CVN 冲击试验宜参照附录 B 取样,试样上的耐腐蚀合金层应在试验前清除,每组冲击试样应由 3 个相邻的毛坯样品加工而成,并且是从未展平的同一试块上取样。
9 . 5 . 2 CVN 冲击试样应符合 GB/T 229 的规定,缺口的轴线应垂直于弯管表面,如果弯管尺寸允许,应优先选用标准横向全尺寸试样,其次采用较小尺寸的 10 mm× 7.5 mm 或 10 mm× 5.0 mm 的横向试样;若无法取得横向试样,依次采用标准尺寸或宽度不小于 7.5 mm、5.0 mm 的较小尺寸纵向试样。若复合弯管尺寸不足以提供最小宽度为 5.0 mm 的纵向试样,则不要求进行 CVN 冲击试验。
9 . 5 . 3 采用整体加热方式生产的弯管,从复合弯管壁厚中心取样。 采用局部加热方式生产的复合弯管,弯曲段从壁厚中心位置取样,直管段部位从外表面下方深度不超过 2 mm 的位置取样。
9 . 5 . 4 正常情况下,焊缝中心和 HAZ 的 CVN 试样缺 口位置应如图 6 所示,当存在焊偏时,焊缝及
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HAZ上截取的试样的刻槽轴线应如图 7 所示。 焊缝试样的刻槽轴线应位于外焊道中心线上或尽可能靠近该中心线,HAZ试样的刻槽轴线应尽可能靠近外焊道边缘。 每个试样应在开缺口之前,应通过腐蚀方法确定合适的开缺口位置。
说明:
1 — HAZ 冲击试样缺口位置-试样上表面与外焊道熔合线交界;
2 —CVN试样缺口 中心线;
3 — 焊缝金属冲击试样缺口位置-外焊道中心。
图 6 CVN试样在焊缝中心和 HAZ取样位置
说明:
1 — 焊偏量;
2 — HAZ 的 CVN试样缺口位置,偏向内焊道一侧;
3 — 焊缝金属冲击试样缺口位置,位于外焊道中心。
图 7 存在焊偏时 CVN试样在焊缝和 HAZ取样位置
9.5.5 CVN冲击试验应依据 GB/T 229 进行,除非协议,CVN冲击试验温度宜取-20 ℃或最低设计温度。
9 . 5 . 6 除非协议,成品复合弯管的基层材料(母材与焊缝)在试验温度下 CVN 冲击吸收能应满足如下要求:
a) 对于 L245/B~L485/X70 钢级横向全尺寸标准试样,最小平均值不低于 40 J,单个试样最小值不低于 30 J,并报告剪切面积数据;
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b) 对于纵向试样,最小平均值和单个试样最小值应不低于相应横向试样规定值的 1.5 倍;
c) 采用较小尺寸的 10 mm×7.5 mm 或 10 mm×5.0 mm试样,其冲击吸收能要求值分别为全尺寸规定值的 0 . 75 和 0 . 5 ;
d) 若选用其他碳钢或低合金钢,由购方与制造商协商确定验收指标。
9 . 6 焊缝导向弯曲
9 . 6 . 1 带有填充金属焊缝的成品复合弯管应进行导向弯曲试验,导向弯曲试验宜参照附录 B 取样,应从弯管直管段和弯曲段各取一个面弯和背弯试样。试样应按照 GB/T 232 制备,复合弯管总壁厚(t+ tB )不大于 19 mm 时,可经冷压平作成全厚度平板试样;若复合弯管总壁厚(t+tB )大于 19 mm 时,可从完全受拉面的反面加工成厚度 18 mm 的矩形横截面试样。试样上不应有补焊焊缝,焊缝两面余高应去除,背弯试样的耐腐蚀合金层应保留。
9.6.2 导向弯曲试验应依据 API Spec 5L: 2012 进行,弯模几何尺寸符合应 API Spec 5L: 2012 对与弯管基层同级别管材的规定,且弯模直径不超过试样厚度的 6 倍,面弯、背弯试样在弯模内弯曲约 180°,焊缝位于试样中部。
9 . 6 . 3 除非协议,导向弯曲试验结果满足以下要求为合格:在焊缝、HAZ 和母材处,不应出现任何长度大于 3.2 mm 的裂纹;起源于试样边缘的裂纹,在任何方向上裂纹长度应不大于 6.4 mm,但由于夹渣或缺陷引起的边缘开裂,该试样视为不合格,应重新取样进行试验。
9 . 7 全截面维氏硬度
9 . 7 . 1 复合弯管的全截面硬度检测试验宜参照附录 B 取样,对于有纵向焊缝的弯管,全截面硬度检测部位应包括:直管段母材和焊缝,过渡区外弧侧母材,弯曲段外弧侧、内弧侧和中性区母材以及弯曲段焊缝,焊缝横截面硬度检测压痕位置如图 8 a)所示。除非协议,未受到热影响的母材硬度压痕间距应为1 mm, HAZ 和焊缝的硬度压痕间距应为 0.75 mm,距熔合线最近的高温 HAZ 硬度点离熔合线的距离不应超过 0 . 5 mm。
9 . 7 . 2 对于基管为无缝管(内覆层采用堆焊工艺)制造的复合弯管,全截面硬度检测部位应包括:弯曲段的内弧侧、外弧侧和中性区,以及过渡区的外弧侧,每个部位检测点如图 8 b)所示,除非协议,硬度压痕间距应为 1 mm。
a)带有焊缝的复合弯管
图 8 复合弯管全截面硬度检验压痕位置
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b) 内覆层堆焊工艺制造的复合弯管
说明:
线 1 — 内覆层一侧距离基层与内覆层界面熔合线 W 1 ,W1 = 1 .0 mm, +0 .0 , -0 .5 mm;
线 2 — 基层一侧距离基层与内覆层界面熔合线 W2 ,W2 = 1 .0 mm, +0 .0 , -0 .5 mm;
线 3 — 基层中间壁厚处 W3 ,W3为基层壁厚的二分之 一;
线 4 — 距离基层外表面 W4 ,W4 = 1 . 5 mm, +0 . 5 mm, -0 . 0 ;
线 5 — 距离堆焊层外表面 W5 ,W5 = 1 . 5 mm, +0 . 0 , -0 . 5 mm。
图 8(续)
9 . 7 . 3 全截面硬度检测方法应依据 GB/T 4340 . 1 进行,基层及耐腐蚀合金层维氏硬度值应符合表 2要求。
表 2 硬度检测要求
9 . 8 表面硬度
9 . 8 . 1 应 采 用 便 携 式 里 氏 硬 度 计 对 复 合 弯 管 基 层 外 表 面 进 行 宏 观 硬 度 检 测,检 测 方 法 按 照GB/T 17394 . 1进行,合格性验收指标由制造商与购方协商确定。
9.8.2 在成品复合弯管每个位置取 3 个~5 个等间距点进行表面硬度检测,检测包括以下 4 个位置:
a) 弯曲段中性区;
b) 弯曲段内弧区域;
c) 弯曲段外弧区域;
d) 直管段。
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9.8.3 用于制造工艺评定的试制复合弯管,在各检测位置上取 3 个~ 5 个等间距点读数的平均值作
为检测结果,该结果可作为正式批量生产复合弯管制定合格性验收指标的依据;对于正式生产阶段
的复合弯管,每批应抽 3%且不少于 2 根进行表面硬度检测,每个位置取 3 ~ 5 个等间距硬度点的平
均值作为相应位置检测结果,若有 1 根检测结果不合格,应加倍检验,若仍有 1 根不合格,应逐根检测。
9 . 9 焊缝宏观检查和金相组织检验
9 . 9 . 1 对带有焊缝的复合弯管的直管段和弯曲段焊缝应进行横向截面宏观检查,取样位置宜参照附录
B,试样横截面应包括焊缝两侧的焊接熔合线、HAZ 及母材,且应抛光至 1 μm,酸蚀后应使用光学显微镜(放大× 10 倍或按协议要求)进行检查,焊缝区域不应存在缺陷,内外焊道应充分熔合,焊缝的几何尺
寸和工艺缺陷应符合表 3 要求。
表 3 焊缝金相检验验收条件
9 . 9 . 2 对于要进行全截面硬度试验的试样,在硬度试验前,应在不低于 200 倍条件下进行金相检验,金相检验部位与全截面硬度检测部位一致,金相试样按 ASTM E340 的规定制备,晶粒度按 GB/T 6394进行评定,夹杂物等级按 GB/T 10561 进行评定。
9 . 9 . 3 金相检验结果应证明成品复合弯管直管段、过渡区和弯曲段(包括内弧侧、外弧侧、中性区)不同部位的母材、焊缝和 HAZ 的显微组织应基本一致,且无有害相,基层和内覆层的平均晶粒度应不低于6 级 。
9 . 10 内覆层剪切结合强度
9 . 10 . 1 对复合板制弯管应依据 GB/T 6396 进行剪切结合强度试验,最低剪切结合强度应不低于200 MPa。
9 . 10 . 2 试样宜在远离焊缝、结构连续部位取样,检测应包括以下位置:弯曲段内弧侧和外弧侧以及过
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渡区。 具体取样位置宜参照附录 B。
9 . 1 1 晶间腐蚀试验
按照 GB/T 35072—2018 的 9 . 11 要求。
9 . 12 基层材料腐蚀试验
对于输送含有 H 2 S腐蚀性介质的复合弯管,若输送介质属于酸性环境,应由购方与制造厂协议确定是否需要在制造工艺评定和正式生产批次检验中,对复合弯管基层母材和焊缝进行 HIC试验和 SSC试验。 取样数量和位置宜参照附录 B,腐蚀评价方法宜参照 GB/T 35072—2018 附录 D。
9 . 13 内覆层材料腐蚀试验
在制造工艺评定和正式生产批次检验中,应根据内覆层材料类型和使用工况环境对内覆层进行耐腐蚀性能评价,取样数量和位置宜参照附录 B,腐蚀评价方法应按照 GB/T 35072—2018 附录 A要求。
9 . 14 静水压试验与设计验证试验
9 . 14 . 1 对正式生产的复合弯管,出厂前不要求在弯管制造单位进行静水压试验,但制造商应承担复合弯管在现场安装后符合静水压试验要求的责任。
9. 14.2 若购方要求进行静水压试验,试验方法宜按照 API Spec 5L: 2012 或双方协议确定。静水压试验的验收要求为:试验压力为复合弯管设计压力的 150% ,稳压时间不少于 10 s,试样不得有破裂和渗漏,或有碍于使用的其他损害。
9 . 14 . 3 对正式生产的复合弯管,一般不要求在复合弯管制造单位进行设计验证试验,若购方要求制造商对复合弯管进行设计验证试验,可在制造工艺评定阶段进行,宜参照 GB/T 35072—2018 的 9 . 15进行。
10 无损检测
按照 GB/T 35072—2018 第 10 章要求。
1 1 表面质量、缺欠和缺陷处理
1 1 . 1 表面质量
复合弯管出厂前应逐件对其表面质量按照 NB/T 47013 . 7 进行目视检测,在 目视检测前,弯管外表
面应达到 GB/T 8923.1—2011 所规定的 Sa 2 级。弯管表面质量应符合下列要求:
a) 内、外表面应清洁,不得有污垢、油脂、油漆、氧化皮等外来物;
b) 内、外表面应光滑平整,不得有裂纹、凿痕、折叠、硬点、电弧烧伤、分层、过热、过烧等缺欠或缺陷存在,修磨处应符合 GB/T 35072—2018 要求;
c) 外表面不应有明显折皱,内弧侧表面波浪度 犺应小于实测外径的 1% ,且不大于 1.4 mm,相邻波峰的间距 犳 与波浪度 犺之比( 犳/犺)应大于 150,弯管波浪如图 9 所示,波浪间距 犳 与波浪度 犺 检测方法依据 SY/T 5257 进行。
波浪度 犺 由式(5)确定:
犺 犇3 ……………………( 5 )
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图 9 波浪度和波浪间距测量示意图
1 1 . 2 缺欠和缺陷处理
按照 GB/T 35072—2018 的 11 . 2 要求。
12 标志
12 . 1 标志方法
应采用模版喷涂法进行标记,字体与颜色应易于辨认,标志应清楚和耐久。 不准许采用冷、热字冲模锤印标志。
12 . 2 标志位置
弯管直径允许情况下,应从距管端 100 mm 处开始,在弯管两端内表面做标志,标志不得喷刷或印
在焊缝处。 较小直径的弯管可标注在外表面。
12 . 3 标志内容
除非协议,标志内容应包括以下信息:
a) 执行标准号或标准名称;
b ) 基层钢级;
c) 内覆层材质类型;
d) 公称直径或外径;
e) 基层与内覆层公称壁厚值;
f) 弯曲角度;
g) 弯曲半径;
h) 弯管可追溯性编号;
i ) 制造商名称或商标;
j) 制造 日期。
当弯管规格不能对上述所列内容进行完整标志,可采用标签标记。
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13 运输与防护
按照 GB/T 35072—2018 第 13 章要求。
14 文件
按照 GB/T 35072—2018 第 14 章要求。
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附 录 A
(规范性附录)制造工艺评定
A.1 一般要求
A.1 . 1 有以下情况之一时,应进行制造工艺评定:
a) 新产品鉴定;
b ) 材料、结构、工艺有明显改变可能影响产品性能时;
c) 连续一年以上停产后恢复生产时。
A.1 . 2 制造工艺评定包括以下两部分:
a) MPS ;
b ) MPQT。
A.2 MPS要求
A.2 . 1 MPS制定程序
MPS制定程序包括:
a) 制定初步 MPS;
b) 按照初步 MPS试制弯管;
c) 按照第 9 章要求进行试验和检验;
d) 根据试制报告,修改初步 MPS,并按照 A.3.2 要求进行评审,形成正式 MPS;
e) 将 MPS报购方认可。
A.2 . 2 MPS内容要求
MPS 至少应包括如下内容:
a) 母管 :
1) 制造商名称;
2) 母管材质(包括基层和内覆层)及钢级;
3) 母管制造工艺;
4) 母管规格尺寸;
5) 化学成分(包括基层和内覆层);
6) 力学性能;
7) 焊接钢管的焊接工艺及焊缝金属的化学成分;
8) 焊缝的检测方法及报告;
9) 焊缝修补程序及报告;
10) 采用钢制弯管内表面堆焊耐腐蚀合金层工艺制造的复合弯管,钢制感应加热弯管的规格尺寸、钢级、化学成分、力学性能、焊接工艺及焊缝金属的化学成分、弯制工艺等;
11) 堆焊(若有)工艺及堆焊层的化学成分;
12) 热处理及供货状态;
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13) 母管入厂复验要求;
14) 制造母管所用复合板及焊材的质量证明书。
b) 弯制工艺:
1) 弯制前母管清理方法及要求;
2) 弯制机检查评定;
3) 弯制参数(弯制速度,弯制温度,冷却介质类型、温度及流量或压力、加热方式)及允许偏差;
4) 弯制过程中温度控制及测定方法;
5) 起弯、终弯处直管段的加热及冷却。冷却水的上限温度[以摄氏度(℃)表示]。
制造商不仅应严格控制弯制时热输入功率,而且要制订出用有效的温度计检测温度的周期、方法,以控制加热温度在规定范围内,检测温度计应具有适当的精度,可采用经实际标定和检定的红外测温计、光学高温计。
c) 弯制后如进行热处理,则应包含:
1) 热处理类型;
2) 热处理参数值(升温速度、保温温度及时间、冷却速度);
3) 温度控制仪器类型及热电偶布置位置。
d) 几何尺寸及圆度校正工艺。
e) 以下两项的试验和检验要求:
1) 评定试制弯管;
2) 正式生产弯管。
f) 购方补充要求(如管端加工、表面涂层、标志等)。
A.3 MPQT要求
A.3 . 1 MPQT应按以下规定进行:
a) 试制复合弯管应是与正式生产复合弯管具有同熔炼炉批次的母管(尽可能)材料、同公称直径、同基层钢级、同制造工艺、同热处理工艺、同公称壁厚(包括基层和内覆层)和同厂家的弯管,在满足前述条件下,可将评定合格的 MPS用于仅弯曲半径或弯曲角度不同弯管的制造,即曲率半径较小的可以覆盖弯曲半径大的,弯曲角度大的可以覆盖弯曲角度小的弯管的制造;
b) 试制复合弯管数量应不少于 5 根,弯曲角度应保证有足够弧长以提供试件;
c) 试制弯管的试验和检验包括:几何尺寸、化学成分、物理试验、腐蚀试验、无损探伤和设计验证试验(若购方要求)等,具体试验和检验项目如表 1 所示,结果应满足本标准的要求。
A.3 . 2 制造商应组织由高级工程师、高级技师或更高职称的人员组成不少于 5 人的评审组,根据试制弯管的 MPQT结果对 MPS进行评定,并向购方提供评定报告。
A.3 . 3 制造商在正式生产弯管过程中应遵守经购方书面认可后 MPS,制造商对 MPS 的任何修改,都应取得购方的书面认可。
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附 录 B
(资料性附录)
复合弯管试验和检验试样取样位置
B.1 图 B. 1 和表 B. 1 给出了复合弯管试验和检验试样取样位置和取样数量。
B.2 物理试验和腐蚀试验应取自最终热处理的成品复合弯管,如果用热切割法切取试样,应采用机械加工方法将试样的全部热影响区去除。
说明:
1 — 直管段管体,横向;
2 — 直管段焊缝,横向;
3 — 左过渡区,外弧侧管体纵向; 3′— 右过渡区,外弧侧管体纵向;
4 — 弯曲区,内弧侧管体纵向;
5 — 弯曲区,内弧侧管体横向;
6 — 弯曲区,外弧侧管体纵向;
7 — 弯曲区,外弧侧管体横向;
8 — 中性区,焊缝横向;
9 — 中性区,距焊缝 180°管体横向;
10 — 左过渡区,外弧侧管体横向; 10′— 右过渡区,外弧侧管体横向。
除购方规定外,在感应加热时,当母管全长(包括直管段)经过同温度持续感应加热,且冷却和推进速度参数相同时,这些弯管应认为没有过渡区。
图 B.1 试样取样位置及取向
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表 B.1 复合弯管试验和检验试样取样位置
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参 考 文 献
[1] GB/T 985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸
[2] GB/T 986 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸
[3] GB/T 18253 钢及钢产品 检验文件的类型
[4] ISO 15156-3 : 2015 Petroleum and natural gas industries—Materials for use in H2 S-contai- ning environments in oil and gas production—Part 3 : Cracking-resistant CRAs (corrosion-resistant al- loys) and other alloys
[5] ASTM B499 Test method for measurement of coating thicknesses by the magnetic meth- od: nonmagnetic coatings on magnetic basis metals
[6] ASTM E797 Standard practice for measuring thickness by manual ultrasonic pulse-echo contact method
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