CN108760898B - 双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无损检测领域，尤其涉及一种双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块及其设计方法。该对比试块包括由基层和衬层构成的试块本体、设置在试块本体上的环焊缝以及开设在试块本体和环焊缝上的人工缺陷；人工缺陷包括设置在基层外表面和衬层内表面焊趾部位、基层外表面和衬层内表面环焊缝中间部位、环焊缝内异金属界面处、环焊缝内基层壁厚1/2位置处、基层内模拟分层、管体上模拟基层与衬层结合不良的人工缺陷；在试块本体的环焊缝两端位置处分别开设有半圆形凹槽。利用本发明的对比试块可以对超声波检测系统的灵敏度进行调节，并且可以确定其有效检测范围。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测领域，尤其涉及一种双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块及设计方法。
背景技术
利用传统的碳钢或低合金钢管输送腐蚀性介质时，腐蚀性介质会造成碳钢或低合金管材的严重腐蚀，选择合适的不锈钢、镍基合金等耐蚀材料能抵抗介质的腐蚀，是延长管线寿命常用的方法。但若采用纯耐蚀合金管材，其材料成本昂贵，且耐蚀合金材料的强度和韧性往往较低，需要更厚的壁厚来满足设计强度的要求，给管线建设带来难以承受的成本压力。这种情况下选用内衬或内覆耐蚀合金的双金属复合管不啻为一个合理的选择，双金属复合管的耐蚀合金衬层减缓了腐蚀介质对管材的侵蚀，而其基层材料多为碳钢或低合金管线钢，为钢管提供了足够的强度和韧性，双金属复合管兼顾了耐蚀合金的耐蚀性和管线钢的强韧性，且具有价格低廉的优点，在保证使用效果的前提下，可极大地降低材料成本。
近年来，随着高硫、高氯离子、高二氧化碳等高腐蚀性油气田的开发，双金属复合管在油气田集输管线中得到大量的应用，由于双金属复合管结构的特殊性，其现场环焊缝焊接不同于常规的单金属管线，具有较大的难度，由环焊缝缺陷引发的质量事故也日益凸显，同时双金属复合管环焊缝的无损检测也是困扰检测单位的一个难题。
双金属复合管包括冶金复合管和机械复合管两种结构形式，冶金复合管的基层和衬层间通过热轧、粉末冶金及堆焊等手段实现冶金结合，基、衬层间具有较高的结合强度，可满足复合管后续的煨制、切割等加工要求，多用于双金属管线的关键部位及复合弯管、弯头的加工。机械复合管主要是通过水压、爆破、旋压、拉拔等工艺实现基层与衬层间的过盈配合，其基、衬层间的结合强度较低，但由于其成本较低，因而在油气田集输管线中得到大量的应用。为满足现场焊接的要求，机械复合管管端一般需进行两种不同的处理方式：管端堆焊和管端封焊，如图1所示的管端堆焊是在复合管管端的基层1上堆焊5～10cm的耐蚀合金堆焊层4，其与衬层2间形成堆焊层/衬层焊缝3，从而实现复合管基层1、衬层2间的密封和管端耐蚀合金与基层间的冶金结合；如图2所示的管端封焊则是在复合管管端基层1、衬层2间利用耐蚀合金封焊，形成封焊焊缝5，从而达到基层1、衬层2间密封的效果。
目前双金属复合管的现场环焊缝焊接也包括两种形式，第一种如图3所示，先对两根复合管衬层间采用耐蚀合金焊材焊接，然后再利用低合金或碳钢焊材进行基层间的焊接，即焊缝是内层为耐蚀合金焊道7，外层为低合金/碳钢焊道6的双层异金属焊缝，内外层焊道间有时采用过渡层熔合；第二种如图4所示，衬层和基层均采用一种耐蚀合金焊材焊接形成耐蚀合金焊道7，焊缝不分层，为单一金属材料焊缝。
超声波检测是双金属复合管环焊缝无损检测的一个重要手段，采用合适的检测工艺，选择合适的探头可以有效地检出复合管环焊缝中的焊接缺陷、焊缝附近的基层分层和基、衬层间的冶金结合不良等缺陷。
对于双金属复合管环焊缝的超声波检测，目前尚无国家和行业标准，现场实际操作中通常参照单一材质金属管道环焊缝的检测方法和验收标准。目前国内油气管线环焊缝超声波检测一般采用SY/T 4109‐2013《石油天然气钢质管道无损检测》和NB/T 47013.3‐2015《承压设备无损检测第3部分：超声检测》这两个标准，这两个标准对于单一金属管道环焊缝超声波检测的校准及灵敏度调节作出了规定，但是对于双金属复合管来说却不太适用，这主要是因为：1、对于双金属复合管管道来说，其基层和衬层是两种不同的材料，其声学特性不同，超声波在两种材料中的衰减情况不同，且在异金属界面上会产生声波的反射和折射，从而导致超声波传播路径及声压变化情况不同于单一金属材料，因此利用SY/T4109‐2013和NB/T 47013.3‐2015标准中规定的SGB、RB‐C、CSK‐ⅡA、CSK‐ⅢA等试块制作的距离‐波幅曲线是否适用，有待于进一步确认；2)对于管端封焊复合管的环焊缝接头，由于声波在基层、衬层界面全反射，而不一定能检测到焊缝根部，易导致焊缝根部缺陷的漏检。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块及其设计方法，利用该对比试块可以对超声波检测系统的灵敏度进行调节，并且可以确定其有效检测范围。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特殊之处在于：包括圆弧形试块本体、设置在试块本体上的环焊缝以及开设在试块本体和环焊缝上的多个人工缺陷，所述试块本体包括基层和衬层；
所述试块本体所对应的外径、基层壁厚、衬层壁厚均与被检双金属复合管规定直径和壁厚相同或相近，试块本体的材质(包括基层和衬层)与被检双金属复合管相同或具有相类似的声学特性；
所述人工缺陷包括：
第一类、设置在基层外表面焊趾部位的8#人工缺陷、设置在基层外表面且位于环焊缝中间部位的9#人工缺陷、设置在衬层内表面焊趾部位的10#人工缺陷，以及设置在衬层内表面且位于环焊缝中间部位的11#人工缺陷；
第二类、设置在环焊缝内异金属界面处的12#人工缺陷和设置在环焊缝内且位于基层壁厚1/2位置处的17#人工缺陷；
第三类、设置在基层内用于模拟基层分层的13#人工缺陷、设置在试块本体上用于模拟基层与衬层间结合不良的14#人工缺陷；
所述8#人工缺陷、9#人工缺陷、10#人工缺陷、11#人工缺陷、12#人工缺陷、17#人工缺陷、13#人工缺陷、14#人工缺陷中，任意两个人工缺陷之间沿环焊缝方向均具有间距；
所述8#人工缺陷、9#人工缺陷、10#人工缺陷、11#人工缺陷均为平行于环焊缝方向的刻槽；
所述12#人工缺陷、17#人工缺陷均为中心轴线平行于环焊缝方向的短横孔；
所述13#人工缺陷和14#人工缺陷均为平底孔，13#人工缺陷的埋深为基层厚度的0.5～0.75倍，14#人工缺陷的埋深为基层厚度的1倍；
所述试块本体上的环焊缝两端位置处分别开设有半圆形凹槽，半圆形凹槽的圆心位于环焊缝中心线上，所述12#人工缺陷和17#人工缺陷设置在半圆形凹槽的圆弧顶部位置；
定义垂直于环焊缝的方向为试块本体宽度方向，所述试块本体宽度方向的边缘距基层外表面焊趾部位的距离L不小于2.5KT，其中K为超声波检测用斜探头的K值；对于冶金复合管和管端堆焊的机械复合管，T＝基层壁厚+衬层壁厚；对于管端封焊的复合管，T＝基层壁厚。
进一步地，为便于检测，上述8#人工缺陷有两个，分别位于基层外表面环焊缝两侧的焊趾部位。
进一步地，为便于检测，上述10#人工缺陷有两个，分别位于衬层内表面环焊缝两侧的焊趾部位。
进一步地，上述刻槽为矩形刻槽或V形刻槽。
进一步地，为了实际加工方便，上述8#人工缺陷、9#人工缺陷、10#人工缺陷、11#人工缺陷均为矩形刻槽或V形刻槽。
进一步地，为了避免超声波检测时不同反射体间的相互干扰，上述刻槽与上述短横孔沿环焊缝方向的间距至少为20mm。
进一步地，上述13#人工缺陷和14#人工缺陷均与环焊缝间具有间距，且位于环焊缝及焊趾人工缺陷检测位置的间隙处，避免其对环焊缝及焊趾处人工缺陷检测的影响。
本发明同时提供了一种上述双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块的设计方法，包括以下步骤：
1)制作试块本体：
选择与被检复合管规定直径、基层壁厚、衬层壁厚相同或相近，材质声学特性相同或类似的复合管管段，按照被检环焊缝的焊接工艺焊接后，从环焊缝处截取部分圆弧形试件，作为试块本体；或者，从被检复合管环焊缝上截取部分圆弧形试件，作为试块本体；
定义垂直于环焊缝的方向为试块本体宽度方向，所述试块本体宽度方向的边缘距基层外表面焊趾部位的距离L不小于2.5KT，其中K为超声波检测用斜探头的K值；对于冶金复合管和管端堆焊的机械复合管，T＝基层壁厚+衬层壁厚；对于管端封焊的复合管，T＝基层壁厚；
2)在所述试块本体的端面上，且位于环焊缝两端位置处分别开设半圆形凹槽，所述半圆形凹槽的圆心位于环焊缝中心线上；
3)人工缺陷设计：
在试块本体上设计多个人工缺陷，要求任意两个人工缺陷之间沿环焊缝方向均具有间距；
所述人工缺陷包括：
第一类、设置在基层外表面焊趾部位的8#人工缺陷、设置在基层外表面且位于环焊缝中间部位的9#人工缺陷、设置在衬层内表面焊趾部位的10#人工缺陷，以及设置在衬层内表面且位于环焊缝中间部位的11#人工缺陷，所述8#人工缺陷、9#人工缺陷、10#人工缺陷、11#人工缺陷均为平行于环焊缝方向的刻槽；
第二类、设置在环焊缝内异金属界面处的12#人工缺陷和设置在环焊缝内且位于基层壁厚1/2位置处的17#人工缺陷，所述12#人工缺陷、17#人工缺陷均为中心轴线平行于环焊缝方向的短横孔，且位于所述半圆形凹槽的圆弧顶部位置；
第三类、设置在基层内用于模拟基层分层的13#人工缺陷、设置在试块本体上用于模拟基层与衬层间结合不良的14#人工缺陷，所述13#人工缺陷和14#人工缺陷均为平底孔，13#人工缺陷的埋深为基层厚度的0.5～0.75倍，14#人工缺陷的埋深为基层厚度的1倍。
本发明的有益效果为：
1、本发明中的对比试块采用与被检复合管相同或相似的材质，避免了标准试块与被检复合管间声速、衰减等声学性能的不同而导致标准试块调节灵敏度与实际检测中灵敏度的差异，与标准试块相比，利用本发明的对比试块调节的灵敏度和实际检测中灵敏度相同。
2、本发明中对比试块本体上的环焊缝与被检复合管环焊缝具有相同的结构，超声波在试块中的反射、折射行为与实际检测环焊缝中一致，通过该对比试块可以确定超声波的有效检测范围。
3、本发明中的对比试块可以实现复合管基层内的分层缺陷和基、衬层结合不良缺陷检测灵敏度的调节。
4、本发明试块管体宽度方向的边缘距焊趾的距离L不小于2.5KT，可进行一次波和二次波检测，从而确保对环焊缝全截面进行检测。
5、本发明结构简单、制造成本低廉，便于现场使用。
附图说明
图1为管端堆焊示意图；
图2为管端封焊示意图；
图3为双层异金属焊缝示意图；
图4为单层耐蚀合金焊缝示意图；
图5为从复合管环焊缝接头处截取本发明试块本体的示意图；
图6为本发明对比试块沿焊缝方向展开后的主视图(简化画法)；
图7为图6所示对比试块左视图(简化画法)；
图8为图6所示对比试块右视图(简化画法)；
图9为制作距离波幅曲线时的声束路径示意图；其中：
(a)为一次波检测环焊缝内基层壁厚1/2位置处17#人工缺陷示意图；
(b)为一次波检测环焊缝内异金属界面位置处12#人工缺陷示意图；
(c)为二次波检测管端封焊复合管环焊缝内基层壁厚1/2位置17#人工缺陷示意图；
(d)为二次波检测冶金或管端堆焊复合管环焊缝内基层壁厚1/2位置17#人工缺陷示意图；
图10为确定复合管环焊缝内表面检测范围示意图；其中：
(e)为衬层内表面环焊缝中心缺陷漏检；
(f)为衬层内表面环焊缝中心及焊趾部位缺陷漏检；
图中附图标记为：1-基层，2-衬层，3-堆焊层/衬层焊缝，4-堆焊层，5-封焊焊缝，6-低合金/碳钢焊道，7-耐蚀合金焊道，8-8#人工缺陷，9-9#人工缺陷，10-10#人工缺陷，11-11#人工缺陷，12-12#人工缺陷，13-13#人工缺陷，14-14#人工缺陷，15、16-半圆形凹槽，17-17#人工缺陷，18-超声波检测用斜探头，19-复合管管体，20-环焊缝，21-试块本体。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：
如图5-8所示，本发明提供的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，包括试块本体21(本实施例试块本体21是从被检复合管管体19上的环焊缝20处截取部分圆弧形试件，如图5所示)、设置在试块本体21上的环焊缝20以及开设在试块本体21和环焊缝20上的多个人工缺陷，试块本体21包括基层1和衬层2；试块本体21所对应的外径、基层1壁厚和衬层2壁厚均与被检双金属复合管规定直径和壁厚相同或相近，试块本体21的材质与被检双金属复合管相同或具有相类似的声学特性。
试块本体21上的人工缺陷包括：设置在基层1外表面焊趾部位的8#人工缺陷8、设置在基层1外表面且位于环焊缝20中间部位的9#人工缺陷9、设置在衬层2内表面焊趾部位的10#人工缺陷10、设置在衬层2内表面且位于环焊缝20中间部位的11#人工缺陷11、设置在环焊缝20内异金属界面处(两种不同金属的界面处)的12#人工缺陷12、设置在环焊缝20内且位于基层1壁厚1/2位置处的17#人工缺陷17、设置在基层1内用于模拟基层1分层的13#人工缺陷13、设置在试块本体上用于模拟基层1与衬层2间结合不良的14#人工缺陷14；为避免对12#、17#人工缺陷扫查时试块本体侧壁的干扰，本发明在试块本体21的端面上，位于环焊缝20两端位置处分别开设有半圆形凹槽15和半圆形凹槽16。
8#人工缺陷8、9#人工缺陷9、10#人工缺陷10、11#人工缺陷11、12#人工缺陷12、17#人工缺陷17、13#人工缺陷13、14#人工缺陷14中，任意两个人工缺陷之间沿环焊缝方向均具有间距，避免超声波检测时不同反射体间相互干扰，其间距一般不小于20mm。
8#人工缺陷8、9#人工缺陷9、10#人工缺陷10、11#人工缺陷11均为平行于环焊缝方向的刻槽，刻槽可为矩形刻槽或V形刻槽，为了实际加工方便，8#人工缺陷8、9#人工缺陷9、10#人工缺陷10、11#人工缺陷11均选用相同型式的刻槽；本实施例中，基层1外表面刻槽的深度为基层1厚度的5％、衬层2内表面刻槽的深度为衬层2厚度的5％，刻槽最小深度为0.3mm，宽度≤1mm，长度为15～20mm，当衬层2内表面环焊缝余高较高时，可将环焊缝余高磨平后在相应位置加工刻槽。
为便于检测，本发明8#人工缺陷8可以设计为两个，且分别设置在基层1外表面环焊缝两侧的焊趾处，同样地10#人工缺陷10也可设置两个，且分别设置在衬层2内表面环焊缝两侧的焊趾部位。
12#人工缺陷12、17#人工缺陷17均为中心轴线平行于环焊缝方向的短横孔，本实施例中12#人工缺陷12、17#人工缺陷17的规格均为Φ1mm×6mm；对于内层为耐蚀合金焊道，外层为低合金/碳钢焊道的环焊缝20，12#人工缺陷12位于环焊缝中两种不同金属的界面处(参见图8)；对于采用一种耐蚀合金焊材焊接的环焊缝，12#人工缺陷12位于基层1和衬层2界面的延长线上，17#人工缺陷17的埋深为基层1壁厚的1/2。
本实施例中13#人工缺陷13和14#人工缺陷14均为Φ6mm平底孔；13#人工缺陷13的埋深为基层1厚度的0.5～0.75倍；14#人工缺陷14的埋深为基层1厚度的1倍，即14#人工缺陷的孔底在基层1和衬层2的交界处；平底孔与环焊缝间应保留一定的距离，且位于环焊缝及焊趾人工缺陷检测位置的间隙处，避免其对环焊缝及焊趾处人工缺陷检测的影响。
对于上述刻槽、短横孔及平底孔，可根据检测灵敏度要求采用不同的尺寸。
在灵敏度调节中，首先利用12#人工缺陷12及17#人工缺陷17制作距离波幅曲线，如图9(a)和图9(b)所示为一次波检测短横孔时的声波路径，对于管端封焊的复合管，其二次波的路径如图9(c)所示，而对于冶金复合管及管端堆焊机械复合管的二次波的路径如图9(d)所示，在实际操作中应注意这两种不同结构形式所导致的声波路径差异。
为了满足利用二次波检测环焊缝的要求，本发明试块本体21的宽度方向(定义垂直于环焊缝的方向为宽度方向)的边缘距基层外表面焊趾部位的距离L不小于2.5KT，其中K为超声波检测用斜探头18的K值；对于冶金复合管和管端堆焊的机械复合管，T＝基层壁厚+衬层壁厚；对于管端封焊的复合管，T＝基层壁厚。
8#人工缺陷8、9#人工缺陷9、10#人工缺陷10、11#人工缺陷11用于超声波检测灵敏度的复核，在完成距离波幅曲线后，这四个人工缺陷的回波幅值均应超过判废线。
此外，利用10#人工缺陷10和11#人工缺陷11还可以确定所选择的超声波探头是否能有效地检出复合管环焊缝内表面处的缺陷，如图10所示，对于管端封焊的复合管来说，由于其环焊缝外的基层1和衬层2是机械结合，超声波在基/衬界面全反射，当衬层2处焊道较窄时，超声波检测用斜探头18的声轴线有可能扫查不到其内表面焊道中心及焊趾处的缺陷，造成缺陷漏检，此时应选择K值较小的斜探头，或调整环焊缝焊接工艺，增加衬层2处焊道宽度。
13#人工缺陷13主要用于检测复合管母材部位基层1中分层缺陷时的灵敏度校验；对于冶金复合管及管端堆焊的机械复合管来说，基/衬层结合质量的超声波检测，可通过管体上模拟基层1与衬层2间结合不良的14#人工缺陷14来进行灵敏度校验。
Claims (5)
1.双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：包括圆弧形试块本体（21）、设置在试块本体（21）上的环焊缝（20）以及开设在试块本体（21）和环焊缝（20）上的多个人工缺陷，所述试块本体（21）包括基层（1）和衬层（2）；
所述试块本体（21）所对应的外径、基层（1）壁厚、衬层（2）壁厚均与被检双金属复合管规定直径和壁厚相同，试块本体（21）的材质与被检双金属复合管相同或具有相类似的声学特性；
所述人工缺陷包括：
第一类：设置在基层（1）外表面焊趾部位的8#人工缺陷（8）、设置在基层（1）外表面且位于环焊缝（20）中间部位的9#人工缺陷（9）、设置在衬层（2）内表面焊趾部位的10#人工缺陷（10），以及设置在衬层（2）内表面且位于环焊缝（20）中间部位的11#人工缺陷（11）；
第二类：设置在环焊缝（20）内异金属界面处的12#人工缺陷（12）和设置在环焊缝（20）内且位于基层（1）壁厚1/2位置处的17#人工缺陷（17）；所述异金属界面处为两种不同金属的界面处；
第三类：设置在基层（1）内用于模拟基层（1）分层的13#人工缺陷（13）、设置在试块本体（21）上用于模拟基层（1）与衬层（2）间结合不良的14#人工缺陷（14）；
所述8#人工缺陷（8）、9#人工缺陷（9）、10#人工缺陷（10）、11#人工缺陷（11）、12#人工缺陷（12）、17#人工缺陷（17）、13#人工缺陷（13）、14#人工缺陷（14）中，任意两个人工缺陷之间沿环焊缝（20）方向均具有间距；
所述8#人工缺陷（8）、9#人工缺陷（9）、10#人工缺陷（10）、11#人工缺陷（11）均为平行于环焊缝（20）方向的刻槽；
所述12#人工缺陷（12）、17#人工缺陷（17）均为中心轴线平行于环焊缝（20）方向的短横孔；
所述13#人工缺陷（13）和14#人工缺陷（14）均为平底孔，13#人工缺陷（13）的埋深为基层（1）厚度的0.5~0.75倍，14#人工缺陷（14）的埋深为基层（1）厚度的1倍；
所述试块本体（21）上的环焊缝（20）两端位置处分别开设有半圆形凹槽（15、16），半圆形凹槽（15、16）的圆心位于环焊缝（20）中心线上，所述12#人工缺陷（12）和17#人工缺陷（17）设置在半圆形凹槽（15、16）的圆弧顶部位置；
定义垂直于环焊缝（20）的方向为试块本体（21）宽度方向，所述试块本体（21）宽度方向的边缘距基层（1）外表面焊趾部位的距离L不小于2.5KT，其中K为超声波检测用斜探头（18）的K值；对于冶金复合管和管端堆焊的机械复合管，T=基层（1）壁厚+衬层（2）壁厚；对于管端封焊的复合管，T=基层（1）壁厚；
所述刻槽为矩形刻槽或V形刻槽；
所述8#人工缺陷（8）有两个，分别位于基层（1）外表面环焊缝（20）两侧的焊趾部位。
2.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述10#人工缺陷（10）有两个，分别位于衬层（2）内表面环焊缝（20）两侧的焊趾部位。
3.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述刻槽与所述短横孔所产生的超声波回波信号应不互相干扰，二者沿环焊缝（20）方向的间距至少为20mm。
4.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述13#人工缺陷（13）和14#人工缺陷（14）均与环焊缝（20）之间具有间距，且在检测时与环焊缝（20）及焊趾处人工缺陷不互相影响。
5.权利要求1-4任一所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制作试块本体（21）：
选择与被检复合管规定直径、基层（1）壁厚、衬层（2）壁厚相同，材质声学特性相同或类似的复合管管段，按照被检环焊缝的焊接工艺焊接后，从环焊缝处截取部分圆弧形试件，作为试块本体（21）；或者，从被检复合管环焊缝（20）处截取部分圆弧形试件，作为试块本体（21）；
定义垂直于环焊缝（20）的方向为试块本体（21）宽度方向，所述试块本体（21）宽度方向的边缘距基层（1）外表面焊趾部位的距离L不小于2.5KT，其中K为超声波检测用斜探头（18）的K值；对于冶金复合管和管端堆焊的机械复合管，T=基层（1）壁厚+衬层（2）壁厚；对于管端封焊的复合管，T=基层（1）壁厚；
2）在所述试块本体（21）上的环焊缝（20）两端位置处分别开设半圆形凹槽（15、16），所述半圆形凹槽（15、16）的圆心位于环焊缝（20）中心线上；
3）人工缺陷设计：
在试块本体（21）上设计多个人工缺陷，要求任意两个人工缺陷之间沿环焊缝（20）方向均具有间距；
所述人工缺陷包括：
第一类：设置在基层（1）外表面焊趾部位的8#人工缺陷（8）、设置在基层（1）外表面且位于环焊缝（20）中间部位的9#人工缺陷（9）、设置在衬层（2）内表面焊趾部位的10#人工缺陷（10），以及设置在衬层（2）内表面且位于环焊缝（20）中间部位的11#人工缺陷（11），所述8#人工缺陷（8）、9#人工缺陷（9）、10#人工缺陷（10）、11#人工缺陷（11）均为平行于环焊缝（20）方向的刻槽；
第二类：设置在环焊缝（20）内异金属界面处的12#人工缺陷（12）和设置在环焊缝（20）内且位于基层（1）壁厚1/2位置处的17#人工缺陷（17），所述12#人工缺陷（12）、17#人工缺陷（17）均为中心轴线平行于环焊缝（20）方向的短横孔，且位于所述半圆形凹槽（15、16）的圆弧顶部位置；
第三类：设置在基层（1）内用于模拟基层（1）分层的13#人工缺陷（13）、设置在试块本体（21）上用于模拟基层（1）与衬层（2）间结合不良的14#人工缺陷（14），所述13#人工缺陷（13）和14#人工缺陷（14）均为平底孔，13#人工缺陷（13）的埋深为基层（1）厚度的0.5~0.75倍，14#人工缺陷（14）的埋深为基层（1）厚度的1倍。
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