11 试验和检验
11.1 通则
11.1.1 弯管力学性能试验和金相检验样件可采用弯曲段长度不小于1000mm、直管段长度500mm的弯管，其原材料、曲率半径、壁厚、感应加热弯制工艺和弯后回火热处理工艺应与所代表的一批弯管相同。若弯管几何尺寸较小时，采用1根感应加热弯管不能完成表7中所规定的力学性能检测项目，可协商选用同炉批、同规格母管、同热制成型和热处理状态的多根感应加热弯管进行组合取样。
11.1.2 当第11章所要求的试验和检验完成，并且试验结果符合规范要求，MPS才能被认可，生产弯管应接受。
海上服役条件下弯管(PSL 2O)的屈服强度可以通过协商增加。
11.1.3 弯管的试验和检验应在最终的热处理后进行。如果管线现场焊接施工作业需要对弯管进行焊后热处理，购方可以要求制造商提供附加的试验来证明其弯管力学性能在焊后热处理后符合本文件的要求，但购方应提供给制造商现场弯管安装时所使用管线进行焊后热处理的详细工艺文件。
11.2 试验和检验范围
11.2.1 弯管评定试验
不同产品规范等级弯管的试验与检验要求详见表7。
表7 试验和检验要求
注
(a)：M-如果母管试验结果是可接受的，则不要求弯管的试验。如果母管试验结果是不可接受的，则应在母管或弯管上进行试验。
(a)N-不要求。
(a)O-感应加热弯管产品的检验和试验应经过协商。
(a)P-每根弯管产品都要求试验。
(a)T-每根试验弯管都要求试验。
(b)仅有PLS2S弯管要求的试验。
(c)仅适用于直缝高频焊弯管的直管段焊缝。
每一种规范等级的试验弯管应按照表7的要求进行相应的试验与检验项目。
破坏性试验取样部位和试验项目详见表8，取样方向和位置如图4所示。
表8 取样位置和破坏性试验项目
位置 | 试验项目 |
直管段母材 (1#)(a) | 拉伸 |
直管段焊缝 (2#)(a) | 横向拉伸 |
起过渡区(3#)和 终过渡区(3#) 外弧侧母材 | 拉伸(b) |
弯管内弧侧母材 (4#) | 拉伸 |
弯管外弧侧母材 (5#) | 拉伸 |
弯曲段焊缝 (6#)(e) | 拉伸 |
弯曲段， 壁厚基本不变中性区 (7#，非焊缝侧) | 横向拉伸(b) |
(a)如果管试验结果符合验收要求，并且感应加热弯制过程中直管段没有进行热处理或者弯制后不进行热处理，弯制后其不要求进行试验。
(b)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。
(c)仅PLS2S、PLS2SO弯管要求的试验。
(d)e协商。
(e)无缝弯管不进行HIC试验。
标引序号说明：
1——直管段，管体； 4——弯曲段，内弧段侧；
2——直管段，焊缝； 5——弯曲段，外弧侧；
3——起过渡区，外弧侧； 6——弯曲段，焊缝；
3'——终过渡区，外弧侧； 7——弯曲段，壁厚基本不变中性区(非焊缝侧)。
图4 弯管试样取样位置及取向
11.2.2 弯管生产检验
每根弯管应根据相应的规范等级，在其生产过程中进行表7所要求试验和检验内容。
11.2.3 弯管检验频率
同一熔炼批母管材料，同一制造工艺生产的同曲率半径、同壁厚弯管，DN<500mm时，每批不多于100根抽取一根；DN≥500mm时，每批不多于50根抽取一根各组成一个检验批。制后回火或消除应力热处理时，允许弯曲角度不同的同一批次、同热处理工艺参数的弯管分批装炉或分炉热处理，试验和检验用样件应编入检验批内，并按照11.3~11.4规定进行检验。
11.3 化学成分
弯管的化学成分应符合附录C的要求。
11.4 力学性能检验
11.4.1 取样总要求
试样应依照GB/T 9711-2017或ISO 3183:2019的要求进行。
如果使用热切割的方法取样，在试样加工的时候，应完全去除因热切割对材料所产生的热影响区域。
11.4.2 拉伸试验
11.4.2.1 拉伸试样
管体和焊接接头的拉伸试样可加工成圆棒状或矩形试样，若采用圆棒状试样时，圆棒试样应取自未展平的试块，其中心线应位于壁厚中心，且试样加工时不准许展平。板状拉伸试样不准许热展平。对于焊接接头的拉伸试样，焊缝应位于试样中部，其接头焊缝余高应在不损伤母材的情况下平滑的磨削去除，冷压平后做拉伸试验。局部的缺欠和表面金属氧化层也应去除。当弯管管壁厚大于25mm时，可以采用全壁厚矩形拉伸试样，也可采用全壁厚均匀分层矩形拉伸试样，试样加工方式见图5。若采用分层试样，则将多个分层试样组成一组，并对每个分层样进行试验。代表一个矩形拉伸试样的分层样中，单个分层试样厚度应近似相等，且等分后制取的试样厚度应接近拉伸试验机所能试验的最大厚度。
标引序号说明：
a——分层样厚度；
b——分层样宽度；
S——板厚度。
图5 典型分层样示意图
11.4.2.2 试验方法
室温拉伸试验按GB/T 228.1或ASTM A370的要求进行。如果最高设计温度超过50℃，则需进行附加的高温拉伸试验。高温拉伸试验依据GB/T 228.2规定进行，试验取样位置和检验验收标准可以协议确定。
从弯管弯曲段、直管段和过渡区的母材取样，进行材料Rm、Rt0.5和A性能指标检测。
从弯管弯曲段、直管段取焊缝横向拉伸试样，进行Rm性能指标检测。
11.4.3 夏比V形缺口冲击试验
11.4.3.1 试样
从弯管样管规定位置切割下的试块不准许展平。每个规定位置的一组夏比冲击试验样由同一块样品上3个相邻小毛坯样品加工而成。夏比V形缺口冲击试样应符合GB/T 229或ASTM A370的规定。缺口的轴线应垂直于弯管表面。除过渡区试样方向取纵向外，其他部位试样方向应取横向，厚度尺寸应在5mm~10mm之间取最大者。如果最小的横向试样都不到5mm，则应取纵向试样，厚度尺寸应在5mm~10mm之间取最大者。
若弯管尺寸不足以提供宽度最小为5mm的纵向冲击试样，则不要求进行夏比冲击试验。
采用整体加热方式生产的弯管，冲击试样的中心线应位于弯管对应部位壁厚中心。
采用局部加热方式生产的弯管，弯曲段部位与采用整体加热方式生产的弯管取样位置相同，冲击试样的中心线应位于弯管对应部位壁厚中心。其直管段部位冲击试样的中心线位于其外表面下方，深度不超过7mm的壁厚处。
当SAW钢管作为母管，且公称壁厚小于或等于25mm时，焊缝试样的方向为横向。其焊缝上截取的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。
其焊缝热影响区上截取的试样的刻槽轴线应如图6所示，尽可能靠近外焊道边缘。
当存在焊偏时，焊缝及热影响区上截取的试样的刻槽轴线应如图7所示，尽可能靠近外焊道边缘。
从HFW钢管焊缝处取带焊缝的横向试样：一组缺口位于焊缝的中心线位置，一组缺口位于距焊缝中心线2mm的位置。焊缝中心线应使用金相腐蚀来确定。
对于弯管焊缝和热影响区试样，每个试样应在开缺口之前，通过腐蚀来确定合适的开缺口位置。
对于母管公称壁厚大于25mm的直缝埋弧焊弯管，可协商对其焊缝和热影响区距上、下表面深度不超过7mm处取样，增加试验样件数量。
11.4.3.2 试验方法
夏比V形缺口冲击试验应按照GB/T 229或ASTM A370进行。除焊缝中心线试样外，其他所有试样应报告其断口剪切率。
标引序号说明：
1——热影响区冲击试样缺口位置——试样上表面与外焊道熔合线交界；
2——夏比冲击试样缺口中心线；
3——焊缝金属冲击试样缺口位置——外焊道中心。
图6 局部加热方式生产的弯管直管段埋弧焊焊缝取样位置
标引序号说明：
1——焊偏量；
2——热影响区冲击试样缺口位置，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 局部加热方式生产的弯管直管段埋弧焊焊缝取样位置(存在焊偏时)
11.4.4 硬度试验
PSL 2弯管横截面硬度试验应按照GB/T 4340.1或ASTM E92进行维氏硬度检测，也可以按照GB/T 230.1或ASTM E18进行洛氏硬度检测。如有争议时，则应采用维氏硬度试验方法进行检测。硬度测试点压痕的位置应按照图2的要求选取。酸性服役条件下的弯管硬度测试点压痕位置要求应按照GB/T 9711-2017的规定执行。
11.4.5 表面硬度试验
在每个位置取3点进行表面硬度测量，硬度试验位置包括以下4个位置：
a) 中性区；
b) 内弧区域；
c) 外弧区域；
d) 直管段。
对于试制和生产弯管，硬度试验需采用同一型号硬度仪。硬度仪的选定应协商一致，除非另有约定。
11.4.6 金相检验
对用于全截面硬度试验的试样应在硬度试验之前进行不小于100倍放大倍数的检查。试样的准备应符合GB/T 13298或ASTM E340的要求。
弯后热处理结束后，试验弯曲段、过渡区及直管段材料的微观组织结构显微照片需放大100倍和400倍。
除非另有约定，显微检查区域的内、外表面及壁厚中心位置应间隔20mm的距离。对于壁厚10mm或更薄的材料，显微检查可只对壁厚中心部分进行。
显微照片应具有代表性，包括弯管弯曲段外弧侧以及过渡区域的外表面。晶粒度测量应依据GB/T 6394或ASTM E112中适用于微观组织的条款进行。
金相照片应可证明感应弯制及其热处理使得母材、焊缝及热影响区具有了稳定的微观结构。其显微组织和晶粒度都应记录在弯制过程评价试验报告中。
11.4.7 HIC试验
除购方合同/技术协议另有规定外，试验方法应符合NACE TM0284，合格标准按同一管线用钢管要求，每一熔炼炉批做一个试验，要求更严格时双方协商一致。
11.4.8 SSC试验
除购方合同/技术协议另有规定外，试验方法应符合GB/T 4157-2017或NACE TM0177:2016，合格标准按同一管线用钢管要求。
11.4.9 导向弯曲试验
试样应按照GB/T 232或ASTM A370进行制备。对于壁厚大于20mm的感应加热弯管，其试样可加工成厚度为19mm的矩形截面试样。对壁厚小于20mm的弯管，应进行全壁厚弯曲试验。焊缝两面余高应去除。
11.4.10 压扁试验
如果有需要，压扁试验应依据GB/T 9711-2017或ISO 3183:2019按同等级和类型钢管的要求进行试验。
11.4.11 复检
11.4.11.1 如果代表一批弯管的弯管样件所有试验均符合10.1~10.6的规定，则该批弯管合格，否则，应进行复检。
11.4.11.2 弯管可选取下列3种方式进行复验：
a) 若被检弯管残样尺寸能够满足本文件规定取样要求，可仅对不合格项加倍取样进行复检。
b) 从同组批弯管中任抽取1件，对文件规定的全部检测项目加倍取样进行复检。
c) 若采取上述任何一种方法复验仍不合格，允许对该批弯管重新进行一次回火热处理，并加倍取样进行文件所规定的全部项目的检验。若被检弯管残样尺寸能够满足本文件规定取样要求，可从其上取样，否则应从同组批重新热处理后的弯管中任抽取1件弯管，进行取样进行文件所规定的全部项目的检验。重新回火热处理仅允许进行一次。回火工艺可采用弯管或该批弯管用的母管进行弯管模拟热弯制试验后的样管进行工艺热处理试验评定。对采用重新热处理方式复检合格的，需对同一批剩余的弯管按照相同的热处理工艺也进行一次相同的热处理。
若全部复检样的试验结果均符合文件要求，则该批弯管合格。
11.5 无损检测
11.5.1 通则
在弯管热处理之后，在外观检查或其他的无损检测之前，应对所有弯管外表面依照GB/T 8923.1 Sa2的清洁度等级进行检测。
11.5.2 外观检查
针对分层、裂纹、凹槽、凿孔和其他外观缺陷的外观检查主要在外表面进行；如果可行，弯管的内表面也需依据GB/T 9711-2017或ISO 3183:2019予以检查。
弯管波浪如图8所示，若符合以下的要求，也可以接受。
• 钢管表面波浪高度CVD小于实测外径的1%；
• 相邻波峰的距离L与波浪高度CVD比值应大于或等于25。
CVD用LCVD以数学方式表达，可以写成式(3)：
LCVD =(D2 + D4) ÷ 2 - D3
图8 波浪测量示意图
11.5.3 焊缝检测
焊缝超声检测范围要求如下：
• 弯曲段及过渡区的全焊缝；
• 直管段焊缝。
11.5.4 弯管端部检测
弯管坡口制备后，应对整个管口和由管口开始的100mm长度的焊缝进行磁粉检测或液体渗透检测，磁粉检测应按照ISO 10893-5或ASTM E709进行；液体渗透检测应按照ISO 10893-4或ASTM E165进行。
圆周方向上有大于6.4mm的分层缺欠将被划为缺陷。
对于PSL 2、PSL 2S弯管，距管端50mm长的范围内，应按照ISO 10893-8、ASTM A435或ASTM A578/A578M进行超声检测。不准许存在面积大于100mm²的分层缺欠，或沿圆周方向不准许存在尺寸大于6.4mm的分层缺欠。
11.5.5 弯管管体磁粉检测或液体渗透检测
对于所有的弯管，全管体应按照ISO 10893-5或ASTM E709进行磁粉检测。
在任何方向上所有大于3mm的裂缝、折叠、分层和圆形指示都将被认为缺陷，并应据11.5.8予以修补。
11.5.6 弯管管体的超声波检测
每根弯管管体应按照ISO 10893-10:2011进行全管体横向缺陷超声波检测。
如果有要求，应按照ISO 10893-8、ISO 10893-9、ASTM A435或ASTM A578/A578M对每根弯管管体进行分层缺陷超声检测，超声检测范围可协商确定，检测结果应符合GB/T 9711-2017或ISO 3183:2019要求。
11.5.7 剩磁等级
弯管管端剩磁应不超过2mT。剩磁测量应按照GB/T 9711-2017或ISO 3183:2019的规定执行。
11.5.8 修复
除非购方另有协议，否则弯曲段和直管段各个部位不应进行焊接修补。如果双方协商可以使用焊接修补，焊接修补应通过超声检测与/或射线检测。
只要能保持曲面平滑过渡及最小壁厚的要求，表面缺陷可通过磨削消除。超声波厚度测量应依照ASTM E797。
为确保完全消除缺陷，所有表面缺陷的修补处可按照ISO 10893-5进行磁粉检测，或按照ISO 10893-4进行液体渗透检测。
11.5.9 无损检测人员
所有无损检测人员应符合GB/T 9445或ASNT SNT-TC-1A或相当资格和认证，达到合格等级水平。无损检测应由1、2或3级人员实施。指示的评判应由2级或3级人员完成，或在2级或3级人员的监督下由1级人员完成。如果无损检测人员未按评定过的任一方法从事无损检测的时间超过12个月，这些人员应按此种方法重新评定。
注：GB/T 9445的1、2和3级对应ASNT SNT-TC-1A的I、II和III级。
11.6 尺寸
应对弯管几何尺寸进行测量，以保证弯管几何尺寸符合表9规定的允许偏差。
应依据ASTM E797，采用超声波检测方法在足够数量的点进行壁厚测量。
弯管角度测定，见图9，步骤如下：
a) 分别延长直管段中心轴线相交于"弯管中心点"，即两轴交叉点；
b) 测量并标记从"弯管中心点"到每一个"管端中心点"的距离；
c) 计算"弯管中心点"和"管端中心点"间的弯曲角度以及尺寸和弦长。
当弯管角度小于15°时，可以通过测量两中心轴和弯管管端偏移形成的三角形来测定角度，如图9b)所示。
管端垂直度，应在指定的弯管角度所划的线进行测量，并且垂直于弯管平面，如图10所示。
平面度测量，应使弯管直管段管端中心线水平，测量两个管端中心线与水平面不同高度，如图11所示。实际测量方法应协商一致。
椭圆度O，用百分数表示，如式(4)：
O = (D{max} - D{min}）÷ D X 100%.....（4）
表9 允许的公差范围
尺寸 | 允许范围 |
最小壁厚 | 0 |
最大壁厚 | 10.9.2 |
弯管管端 内外侧直径(a) | 10.9.1 |
弯曲段和 直管段内径 | 10.9.1 |
弯曲角度 | ±1° |
弯曲半径rb≥1000mm | ±1% |
弯曲半径rb<1000mm | ±10mm |
管端垂直度 | 最大3mm |
平面度 | 10.9.6 |
管端椭圆度 | 10.9.3 |
弯管管体 椭圆度 | 10.9.3 |
注：(a)购方应指定允许范围适用于内侧直径还是外侧直径。
a) 大于或等于15°角的弯管
b) 小于15°角的弯管
标引序号说明：
1——中心轴； 5——弦；
2——中心至末端； 6——外伸长度；
3——弯管中心； 7——偏移。
4——弯曲角度；
图9 弯曲角度测量
标引序号说明：
1——垂直度。
图10 管端垂直度测定
标引序号说明：
1——平面度。
图11 平面度测定
11.7 测量
测量要求应协商一致。
11.8 静水压试验
弯管供货商应确保所有弯管可以承受按设计要求的水压试验强度，但不要求在弯管制造单位进行水压试验。若购方指定进行静水压试验，试验方法和要求应按照协议确定。