《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(shí)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(duì)壓力管道進(jìn)行檢驗(yàn)。我們經(jīng)常受使用單位委托對(duì)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(shí)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(duì)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(bào)告，由使用單位決定對(duì)超標(biāo)缺陷的處理。由于使用單位過于注重評(píng)級(jí)結(jié)果，缺少對(duì)缺陷危害程度的分析，在對(duì)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(duì)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(fèi)，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(shí)間不夠用的情況下，不能有重點(diǎn)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(píng)級(jí)上下超標(biāo)，但其危害程度較大，只按評(píng)片級(jí)別確定返修與否是不合理的。 如果能對(duì)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(gè)圓形缺陷長徑大于1/2壁厚時(shí)評(píng)為判廢級(jí)，對(duì)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?yuàn)A渣，按長徑評(píng)級(jí)大于1/2壁厚超標(biāo)。如果根據(jù)黑度估判（用槽型測深計(jì)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(píng)定區(qū)內(nèi)因點(diǎn)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(jí)驗(yàn)收評(píng)判一條壁厚9mm以下的鋼管焊縫為例，在評(píng)定區(qū)內(nèi)缺陷點(diǎn)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(huì)超過6mm長評(píng)為

4、級(jí)的條狀?yuàn)A渣。 （2）條狀超標(biāo)缺陷 條狀?yuàn)A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(píng)定一條壁厚為8mm的鋼管對(duì)接焊縫為例，如果級(jí)驗(yàn)收，條狀缺陷長度大于6mm就超標(biāo)，而深度為2mm的級(jí)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(jí)內(nèi)凹坑。 （3）根部未焊透 在壓力管道對(duì)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(píng)級(jí)時(shí)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(píng)

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(píng)級(jí)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(jì)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(jì)算出一系列允許存在的a和c的對(duì)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(duì)等效裂紋尺寸大小的影響就越小，在一定程度時(shí)長度對(duì)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(shí)，如果其深度低于底片評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上

6、限，則可根據(jù)深度的實(shí)際值與規(guī)定值上限之差對(duì)長度進(jìn)行折算。例如評(píng)級(jí)上限值為0.2t的根部未焊透，當(dāng)實(shí)際深度為0.15t和0.1t時(shí)，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(jì)焊縫系數(shù)小于0.75時(shí)，按GB332387標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(jì)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(duì)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(yàn)與缺陷安全評(píng)定不同，也不同于安裝時(shí)的質(zhì)量控制檢驗(yàn)。在役壓力管道定期檢驗(yàn)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(píng)級(jí)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(duì)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(shí)際檢驗(yàn)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(diǎn)數(shù)超標(biāo)但在任意直線上缺陷直徑之和不大于驗(yàn)收級(jí)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(jì)條件高出現(xiàn)操作條件較多，經(jīng)分析認(rèn)為不會(huì)影響正常使用的超標(biāo)缺陷。 對(duì)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(jì)劃，這樣可防止在工期不夠用時(shí)將最危險(xiǎn)的缺陷漏掉。將因工期緊而來不及返修處理的