中壓蒸汽管道全面檢驗缺陷檢測及分析

林穩(wěn)

（1.湘潭大學(xué)，湖南 湘潭 411100；2.湖南省特種設(shè)備檢驗檢測研究院岳陽分院，湖南 岳陽 414014）

中壓蒸汽管道全面檢驗缺陷檢測及分析

林穩(wěn)

（1.湘潭大學(xué)，湖南 湘潭 411100；2.湖南省特種設(shè)備檢驗檢測研究院岳陽分院，湖南 岳陽 414014）

介紹中壓蒸汽管道全面檢驗缺陷檢測分析方法，剖析缺陷產(chǎn)生原因，并提出避免產(chǎn)生此類缺陷的具體建議。

中壓蒸汽管道；缺陷檢測；原因分析

岳陽某石化公司的一條中壓蒸汽管道是熱電事業(yè)部給煉油事業(yè)部輸送中壓蒸汽的重要設(shè)備，一旦出現(xiàn)事故將影響煉油事業(yè)部整個裝置的運行。管道投入使用以來，歷經(jīng)五次停車全面檢驗，每次全面檢驗都發(fā)現(xiàn)管道外表面存在大量裂紋，這是管道安全運行的重大隱患。因此發(fā)現(xiàn)缺陷，處理缺陷，分析其產(chǎn)生的主要原因，提出改進措施，對于設(shè)備的安全運行是十分有必要的。

1 技術(shù)參數(shù)（表1）

表1

2 缺陷檢測分析

2.1 宏觀檢查

檢查發(fā)現(xiàn)管道結(jié)構(gòu)、位置合理，外表面保溫完好，要求使用單位將所有彎頭及5m每段的直管段3段的保溫拆除，發(fā)現(xiàn)管道外表面無可見裂紋，無可見變形、無泄漏、無腐蝕。

2.2 測厚檢查

彎頭、直管最大實測壁厚16.9mm，最小實測壁厚12.8mm，與上次全面檢驗對比無顯著減薄和增厚。厚度減薄主要原因為裂紋修磨消除。

2.3 無損檢測

對彎頭與直管連接的所有對接焊縫（共計127道，15CrMo段21道，20段106道）及焊縫兩側(cè)各200mm的母材進行了100%磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)有67道存在表面裂紋，表面裂紋均出現(xiàn)在20段（圖1）。

磁粉檢測完成后（含修理后復(fù)驗）對其中60道焊縫進行射線檢測，發(fā)現(xiàn)大量制造缺陷（見表1），缺陷性質(zhì)：氣孔、條渣、未焊透、未熔合。磁粉檢測和射線檢測按JB/T4730-2005標準要求進行。

圖1 磁粉檢測發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋

表1

2.3 硬度檢查

對管道對接焊縫的硬度進行了抽查測試，抽查20道焊縫，母材硬度值在117～160HB之間，平均值為127HB，符合標準要求。

2.4 金相組織檢查

在材質(zhì)為15CrMo的直管段取樣（圖2），其組織為鐵素體+珠光體，珠光體傾向性球化，球化級別為2級。在材質(zhì)為20鋼的直管段取樣（圖3），其組織為鐵素體+珠光體，珠光體中度球化，球化級別為4級。

2.5 檢測結(jié)果

（1）RT發(fā)現(xiàn)的超標缺陷都是制造缺陷，在使用過程中通過幾次定期檢驗的數(shù)據(jù)對比并無擴展，根據(jù)缺陷的大小、長度、寬度、自身高度等情況對照《在用工業(yè)管道定期檢驗規(guī)程》第四十九條，可不返修，安全狀況等級評為3級。

圖2 15CrMo金相組織

圖3 20#鋼金相組織

（2）表面裂紋，是設(shè)備使用過程中產(chǎn)生的缺陷，危害性比較大，不允許存在，要求修磨消除，修理合格后不影響使用。

（3）金相組織檢查發(fā)現(xiàn)20鋼中度球化，同時伴生大量的表面裂紋，安全狀況等級評為4級，要求使用單位報廢，停止使用。

綜上所述，此管道20鋼段應(yīng)予以停用或更換。

3 缺陷產(chǎn)生的原因分析

此管道設(shè)計安裝資料已遺失，但使用單位在材料使用前都會進行嚴格的入廠檢驗，我們認為使用的材料均為合格材料。

材料選擇不合適：在同一條管線中，工況完全相同的情況下，材質(zhì)為15CrMo和材質(zhì)為20鋼的兩段，其檢測結(jié)果存在很大的差異：15CrMo部分未發(fā)現(xiàn)表面裂紋，而20鋼檢測部分的63%存在裂紋缺陷，金相組織差異明顯。從而不難發(fā)現(xiàn)20#鋼并不適合在工作條件為3.5MPa、420℃的中壓蒸汽管線中使用。

一般情況下20#鋼的塑形、韌性及焊接性能優(yōu)良，在530℃以下具有滿意的抗氧化性能，該鋼無回火脆性，長期在425℃以上運行會發(fā)生珠光體球化和石墨化。但是這個材料的使用壽命在長期高溫下難以估測，因為在鍋爐啟停和變負荷工況下，還要承受周期性變化的載荷和熱應(yīng)力的作用。故為了穩(wěn)妥起見，20鋼長期工作溫度不宜超過415℃，這是金屬回復(fù)階段，并沒有發(fā)生再結(jié)晶，當沒有超過再結(jié)晶溫度時材料的組織就不會發(fā)生改變。

4 建議

為避免文中所提缺陷的產(chǎn)生，使用單位可采取以下措施：

（1）工作條件為3.5MPa、420℃的中壓蒸汽管線選用15CrMo材料為宜。

（2）設(shè)計單位可以收集常用材料在不同操作條件下的使用情況。在設(shè)計選材時，不但要根據(jù)操作條件依照相應(yīng)的材料標準，而且要把使用經(jīng)驗作為重要依據(jù)，因為實際應(yīng)用環(huán)境是十分復(fù)雜的。

（3）制造安裝中壓蒸汽管道時，應(yīng)嚴格執(zhí)行相關(guān)的焊接、檢驗標準，避免產(chǎn)生大量的超標制造缺陷。

（4）中壓蒸汽管道在更換之后投用之前，應(yīng)先做一次較為全面的檢驗，含測厚、硬度、金相，以便以后定期檢驗時對比。

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TQ050

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1671-0711（2017）01（下）-0092-02