《安全技術(shù)》之在役壓力管道焊縫缺陷的分析與處理

1、在役壓力管道焊縫缺陷的分析與處理 近年來壓力管道事故時有發(fā)生，有些使用單位比較重視壓力管道的安全使用問題，在設(shè)備檢修期間對壓力管道進(jìn)行檢驗。我們經(jīng)常受使用單位委托對壓力管道焊縫進(jìn)行射線探傷，1997年開始做了新的嘗試，即在向使用單位提供探傷結(jié)果時與使用單位共同分析缺陷的危害程度，根據(jù)分析結(jié)果和操作條件、工期等綜合因素確定缺陷是可以保留還是需要清除。 1 問題的提出 以往使用單位委托對壓力管道焊縫做射線探傷，我們只是向使用單位出具探傷報告，由使用單位決定對超標(biāo)缺陷的處理。由于使用單位過于注重評級結(jié)果，缺少對缺陷危害程度的分析，在對缺陷是否需要清除問題上做的不盡合理。有以下幾方面問題： （1）在工

2、期允許的情況下將所有超標(biāo)缺陷全部返修處理。對危害性不大的超標(biāo)缺陷返修處理不但在經(jīng)濟(jì)上造成浪費，而且返修后的質(zhì)量可能不如從前。 （2）在超標(biāo)缺陷多返修時間不夠用的情況下，不能有重點地將危害性大的缺陷清除，使設(shè)備仍存在隱患。 （3）有些缺陷在評級上下超標(biāo)，但其危害程度較大，只按評片級別確定返修與否是不合理的。 如果能對缺陷進(jìn)行危害程度分析，然后再根據(jù)分析結(jié)果確定是否需要返修處理，這樣就可減少這方面的問題。 2 常見缺陷危害程度分析 （1）圓形缺陷 現(xiàn)行射線探傷標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定單個圓形缺陷長徑大于1/2壁厚時評為判廢級，對于管壁較薄的焊縫是極易超標(biāo)的。在底片上所見缺陷長徑尺寸是平行于管壁的，并不能完全反

3、應(yīng)缺陷的危害程度。例如在底片上影象較淡的片狀夾渣，按長徑評級大于1/2壁厚超標(biāo)。如果根據(jù)黑度估判（用槽型測深計或利用余高）缺陷在壁厚方向的尺寸小于1/2壁厚，其危害性是很小的。相反在底片上黑度較大的深孔其直徑雖不超標(biāo)，但如果在壁厚方向的尺寸大于1/2壁厚則在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)薄壁管道情況下則是十分有害的，極易造成腐蝕穿孔。 在評定區(qū)內(nèi)因點數(shù)超標(biāo)的圓形缺陷，如果不是非常密集的群孔，就一般的分散狀缺陷而言其危害程度也是比較小的，以GB332387標(biāo)準(zhǔn)按級驗收評判一條壁厚9mm以下的鋼管焊縫為例，在評定區(qū)內(nèi)缺陷點數(shù)大于6mm就超標(biāo)。如果在任意一條直線上缺陷直徑之和小于6mm，其危害程度就不會超過6mm長評為

4、級的條狀夾渣。 （2）條狀超標(biāo)缺陷 條狀夾渣和條狀氣孔屬于體積性缺陷，在壁厚方向的形狀不是特別尖銳。如果濃度尺寸較小，只是長度超標(biāo)，其危害性是比較小的。以GB332387標(biāo)準(zhǔn)評定一條壁厚為8mm的鋼管對接焊縫為例，如果級驗收，條狀缺陷長度大于6mm就超標(biāo)，而深度為2mm的級內(nèi)凹坑其長度不限。如果條狀超標(biāo)缺陷在壁厚方向的尺寸不超過壁厚的25%且小于3mm，從減少承載截面積和應(yīng)力集中方面考慮，其危害程度遠(yuǎn)低于級內(nèi)凹坑。 （3）根部未焊透 在壓力管道對接焊縫中根部未焊透是最常見的缺陷，其危害程度也大于幾何尺寸相當(dāng)?shù)臈l狀埋藏缺陷。在評級時往往因長度過大而超標(biāo)。將根部未焊透按CVDA84（壓力容器缺陷評

5、定規(guī)范）中規(guī)定簡化成深度為a長度2c的表面“裂紋”，如圖1所示。其等效裂紋尺寸為： (a=a（F/(）2 y4701 式中F和(為a和c的函數(shù)（F和(的表達(dá)式略）。將底片評級標(biāo)準(zhǔn)中所允許存在的最大根部未焊透尺寸（本文取a=0.2t、2c=0.67t）代入上式計算出等效裂紋尺寸，以此做為允許裂紋尺寸(am。以(am為定值再計算出一系列允許存在的a和c的對應(yīng)值，將這些（裂紋）尺寸描繪在直角坐標(biāo)系中得到如圖2所示的曲線。由曲線可看（裂紋）深度起主導(dǎo)作用，深度越小長度對等效裂紋尺寸大小的影響就越小，在一定程度時長度對等效裂紋尺寸幾乎不起作用。所以在根部未焊透長度超標(biāo)時，如果其深度低于底片評級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上

6、限，則可根據(jù)深度的實際值與規(guī)定值上限之差對長度進(jìn)行折算。例如評級上限值為0.2t的根部未焊透，當(dāng)實際深度為0.15t和0.1t時，按圖進(jìn)行折算，其長度可允許到規(guī)定長度上限的1.2倍和6倍。當(dāng)設(shè)計焊縫系數(shù)小于0.75時，按GB332387標(biāo)準(zhǔn)對根部未焊透深度和長度上限值的規(guī)定，允許的根部未焊透長度可折算的更多，這種將根部未焊透按表面裂紋計算的方法是十分安全的。 y4702 根部未焊透的危害程度除與深度和長度有關(guān)外，還應(yīng)考慮其斷面形狀。在圖3所示的幾種根部未焊透形式中，c、d和e三種根部形狀較尖銳，應(yīng)力集中相對a和b形狀嚴(yán)重。所以在其它條件相同的情況下，c、d和e較a和b形狀的根部未焊透危害程度大

7、。 y4703 3 缺陷處理 以役壓力管道定期檢驗與缺陷安全評定不同，也不同于安裝時的質(zhì)量控制檢驗。在役壓力管道定期檢驗焊縫探傷的主要目的是發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)生的缺陷和原始缺陷的發(fā)展變化情況。所檢出的裂紋和未熔合這樣危害極大的缺陷必須清除。其它原始存在的超標(biāo)缺陷應(yīng)以所執(zhí)行的缺陷評級標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，在保障安全使用的前提下遵從“合于使用”的原則，對缺陷進(jìn)行分析后確定是保留還是需要清除。 原始存在的超標(biāo)缺陷在過去的使用中如果沒有發(fā)展變化，說明在過去的使用中是安全的，也是缺陷可以保留的主要依據(jù)。在實際檢驗中經(jīng)與使用單位有關(guān)人員共同分析認(rèn)為危害程度較小可以保留的超標(biāo)缺陷有如下幾種： （1）長徑大于1/2壁厚，底片上缺

8、陷處黑度較小，可以確定缺陷在壁厚方向的尺寸不大于1/2壁厚的圓形缺陷。 （2）點數(shù)超標(biāo)但在任意直線上缺陷直徑之和不大于驗收級別的條狀缺陷長度的圓形缺陷。 （3）長度超標(biāo)而壁厚方向尺寸小于25%壁厚的條狀缺陷。 （4）長度超標(biāo)50%以內(nèi)深度在10%15%壁厚和長度超標(biāo)50%以上深度小于10%壁厚根部無明顯尖銳形狀的根部未焊透。 （5）危害程度較大，但考慮受作業(yè)環(huán)境、空間位置和拘束力等因素影響使得返修處理不易達(dá)到質(zhì)量要求，而設(shè)計條件高出現(xiàn)操作條件較多，經(jīng)分析認(rèn)為不會影響正常使用的超標(biāo)缺陷。 對于危害程度大而需要返修處理的缺陷，經(jīng)分析后按危害程度大小排序來安排返修計劃，這樣可防止在工期不夠用時將最危險的缺陷漏掉。將因工期緊而來不及返修處理的