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不锈钢管件裂纹的产生原因分析及处理

来源:至德钢业 日期:2020-01-29 12:07:52 人气:49

  管道组成件是工业管道安装工程中的重要物质基础,其产品质量是保证管道结构安全和生产运行的首要条件,是工程施工过程中质量控制的重要环节。在某大型炼油化工工程硫磺回收联合装置管线吹扫的过程中,施工人员发现溶剂再生装置酸性气管线上与空冷器连接的5个异径三通存在不同程度的周向贯穿性裂纹缺陷,部分焊缝周围有密布裂纹缺陷。该工艺管线上管段、管件材质均为0Cr18Ni9。为解决现场实际问题,确保工程质量,在建设单位的督促下,制造厂、总承包单位、监理单位等各责任主体对不锈钢管件裂纹的直接原因和间接原因进行了分析,明确了各方承担的责任,并对存在问题的管件进行了处理。


一、裂纹缺陷外观概述


  现场对不锈钢管件进行了外观检查,存在裂纹缺陷的5个异径三通(DN250×150 SCH120S×20S)表面渗碳或锈蚀严重,明显有别于其他不锈钢管件,同时发现裂纹均分布于靠近焊缝5~30mm之间的焊缝热影响区内,呈周向贯穿性分布,部分焊缝周围有密布裂纹缺陷。部分三通的裂纹累积长度超过DN250周长的50%,并且均分布在焊缝的底部,如图所示。


二、产生裂纹的可能原因


  通过观察异径三通上裂纹缺陷的表面特征,结合该管件所处的工作环境,考虑环境对材料的影响,初步判定产生裂纹缺陷的可能原因有:


  1. 用于制造不锈钢管件的原不锈钢材料存在问题。


  2. 不锈钢管件生产工艺或工艺执行过程存在问题。


  3. 现场施工中对焊接过程的控制存在问题。


三、原因分析


1.原材料


   用于生产该批不锈钢管件的母材采用0Cr18Ni9不锈钢无缝钢管(牌号:TP304,外径:273mm,壁厚:7.00mm),从不锈钢无缝钢管的质量证明书中可以看出:化学成分、机械性能均符合产品标准ASTM A312/A312M-07的要求,原材料检验报告中化学成分、机械性能、外观及尺寸等试验结果均符合ASTM A312/A312M-07规范要求,判定合格。


2.加工工艺


   现场用于施工的不锈钢管件由建设单位采购、生产厂家直接供货,对加工工艺的正确与否只有通过厂家提供的产品出厂资料来判定其是否存在问题。检查厂家提供的异径三通的产品质量证明书和热处理报告,产品检验结果中表面质量、尺寸、热处理状态及结论、硬度、无损检测结果等均合格。除化学成分、机械性能、热处理结果及无损检测报告符合产品标准的规定外,合金钢管件的金相分析结果还应符合产品标准的规定,但在产品质量证明书中未体现晶间腐蚀的检测结果。


三、现场施工


 1.材料进场检验


  不锈钢管件的主要质量指标包括:材质、结构形式、端部加工、各部尺寸偏差、热处理及表面处理、外观质量、检验与试验等。管件安装前,应对合金钢管件的质量文件、外观及几何尺寸进行检查,看是否符合产品标准的规定,不合格者不得使用。同时委托有检测资质的单位对管道组成件主体的关键合金成分根据规范规定的比例进行半定量分析复查。本例中存在裂纹缺陷的5个异径三通均为同一供货厂家,进场后对其进行了以下各项检验,


2.质量文件


  该管件产品合格证及质量证明文件齐全,并与实物相符。但相关单位对其内容进行的核查不够仔细,对产品质量证明书中未体现晶间腐蚀检测结果的问题并未发现。


3. 外观及几何尺寸


  材料进场后,首先对管件的表面质量进行了观察,管件表面光滑,无裂纹、夹渣、缩孔、折叠、重皮等缺陷,然后对管件端部外径、端部壁厚、中心至端部尺寸、端面偏差等进行了检查,所有偏差均在规范SH4708-1996允许的偏差范围内。


4. 光谱分析。


   不锈钢管件到达现场后,施工单位委托检测单位进行了光谱分析,同时建设单位也委托第三方检测单位对其进行了一定比例的光谱检验抽查,均未发现质量问题。


5. 无损检测


  不锈钢管件到达现场后,施工单位委托检测单位进行了渗透检测,渗透检测报告中最终检测评级为Ⅰ级,检测结论为合格。


6. 施工质量控制


   按照施工程序的安排和质量控制的要点,在施工准备、材料验收、管道预制、管道安装、试压冲洗等阶段,分别对管件的材料进场检验、组对焊接、焊缝无损检测等进行了检查,每道工序在施工方案和施工工艺的要求下执行,质量保证资料、技术资料和实体质量均未发现任何问题。在强度/严密性水压试验合格后,对管线进行吹扫的过程中,才发现有5个异径三通存在不同程度的周向贯穿性裂纹缺陷,部分焊缝周围有密布裂纹缺陷。


四、原因定性


   通过以上分析,因产品质量证明书中未体现晶间腐蚀的检测结果,同时裂纹缺陷是在管道吹扫过程中发现的,初步判断缺陷产生的原因是晶间腐蚀。因为不锈钢管件在使用过程中,如果加工或使用不当,容易导致局部腐蚀,而晶间腐蚀是不锈钢管局部腐蚀中最危险的破坏形式之一。


  随后厂家给出了产生裂纹的原因:该批管件在热处理过程中,由于热处理炉一组电炉丝损坏,导致0Cr18Ni9在敏化温度范围内停留时间过长,晶界析出Cr23C6,由于碳原子扩散速度快,使铬原子扩散受到限制,这样在Cr23C6晶界周围形成贫铬区,在有腐蚀介质存在的条件下,发生晶间腐蚀,这是导致贯穿性周向裂纹产生的直接原因。


  同时还存在一些间接原因是该管件制造商质量保证体系运转不正常,出厂检验制度执行不严格,出厂资料编制不规范,施工单位、监理单位对进入现场的管件未严格执行检验和验收制度,对质量文件的审查不够仔细。


五、问题处理


   鉴于存在以上问题,要求施工单位对现场使用的该厂家生产的所有管件进行全面检测,并对同规格、同型号、同材质、同炉批号、同生产时间的0Cr18Ni9不锈钢管件进行更换,对更换管件的管道重新进行无损检测、酸洗钝化和吹扫试压。


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本文标签:不锈钢管件 

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