張振興

(福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院泉州分院，福建，泉州 362000)

1 引言

近年來壓力管道數(shù)量不斷增加，其安全事故屢見不鮮，作為一種輸送介質(zhì)的承壓設(shè)備，越來越受到人們的關(guān)注。在管道運(yùn)行期如何做好管道缺陷的防范工作，以及出現(xiàn)缺陷后如何安全有效的消除隱患，保證管道安全平穩(wěn)運(yùn)行，是我們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的方面[1]。全面檢驗(yàn)是排除壓力管道安全隱患的一種主要檢驗(yàn)方式，通過全面檢驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)壓力管道的表面缺陷及埋藏缺陷，及時(shí)修復(fù)缺陷，排除安全隱患。2017年某公司壓力管道全面檢驗(yàn)工作中，發(fā)現(xiàn)碼頭拐角處彎頭下方連接的直管存在長度350mm的裂紋缺陷。文中將從以下幾個(gè)方面討論該壓力管道裂紋產(chǎn)生的原因及處理措施。

2 資料審查及檢驗(yàn)方法概述

通過對該管道的質(zhì)量證明書和竣工圖紙等資料的審查，發(fā)現(xiàn)該管道的材質(zhì)為20鋼（GB/T 8163-1999《流體輸送用無縫鋼管》），規(guī)格為φ219×7mm，運(yùn)行壓力為0.4MPa，運(yùn)行溫度為常溫，輸送介質(zhì)為柴油，管道外表面涂有防銹漆。

下面將依據(jù)TSG D0001-2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[2]和《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》[3]采用光譜檢測、硬度檢測、金相檢測、射線檢測、磁粉檢測等方法探討裂紋的性質(zhì)及裂紋產(chǎn)生的原因。

3 檢測結(jié)果及分析

3.1 磁粉檢測

采用LKXN型磁粉檢測儀對裂紋附近管道表面進(jìn)行磁粉檢測，磁化方法為磁軛法，磁懸液為黑油磁懸液，靈敏度試片為：A1-30/100，磁化時(shí)間為3s，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)長約350mm的縱向裂紋，如圖1所示。

裂紋垂直于焊縫，由焊縫邊緣延伸至母材，裂紋形態(tài)平直、銳利，該種表面裂紋最易發(fā)生擴(kuò)展[4]。因此需要進(jìn)一步做無損檢測對裂紋的性質(zhì)及產(chǎn)生原因做進(jìn)一步分析。

圖1 管道表面縱向裂紋

3.2 射線檢測

采用XXG-2505型X射線探傷機(jī)對管道裂紋附近進(jìn)行X射線檢測，檢測結(jié)果如圖2所示。由圖可以看出，射線底片上未發(fā)現(xiàn)裂紋。由于射線檢測對內(nèi)部埋藏缺陷檢出率比較高，而對表面缺陷不敏感，由此可以判斷上述磁粉檢測所發(fā)現(xiàn)的表面裂紋未擴(kuò)展至管道內(nèi)部。

圖2 裂紋附近射線底片

3.3 光譜檢測

采用FOUNDR-MASTER PRO型全定量光譜儀對無缺陷部位的管道表面及裂紋附近的管道表面進(jìn)行光譜檢測，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)所測材質(zhì)的化學(xué)成分均與20鋼的化學(xué)成分基本一致，如表1所示。說明管道的材質(zhì)符合要求且并未發(fā)生劣化。

表1 光譜檢測雜質(zhì)元素含量（%）

3.4 硬度檢測

采用TH160型里氏硬度計(jì)對無缺陷處管道表面進(jìn)行硬度測量，測量平均值為125HB，如表中序號a所示；裂紋附近管道表面硬度測量票平均值為126HB，如表中序號b所示。兩次測量結(jié)果如表2所示，均符合要求，表明管道未發(fā)生材質(zhì)硬化。

表2 管道外表面硬度值（HB）

3.5 金相檢測

采用PTI-5000型金相檢測儀對裂紋附近管道表面進(jìn)行金相檢測。用100#、300#、600#、1000#、1500#砂紙對管道表面進(jìn)行粗磨和細(xì)磨，然后采用金剛石研磨膏對管道表面進(jìn)行拋光，最后用5%的硝酸酒精對管道表面進(jìn)行腐蝕。在金相顯微鏡下觀察到的顯微組織如圖3所示。

圖3 裂紋附近金相組織 500×

由圖3可以看出，顯微組織由鐵素體（淺色）和珠光體（深色）組成，晶粒大小無明顯異常，晶粒界邊界清晰[5]，無腐蝕跡象，為正常的20鋼顯微組織。

3.6 磁粉復(fù)檢

鑒于管道運(yùn)行參數(shù)較低，裂紋擴(kuò)展推動(dòng)力低[6]，經(jīng)過砂紙打磨，打磨深度約1.5mm，裂紋消除，再次對相同位置進(jìn)行磁粉檢測，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，如圖4所示。

圖4 打磨消除裂紋后磁粉復(fù)檢

4 結(jié)論

通過磁粉檢測發(fā)現(xiàn)表面縱向裂紋，裂紋垂直于焊縫，由焊縫邊緣延伸至母材。管道裂紋位置位于碼頭迎風(fēng)側(cè)，懷疑由腐蝕引起。通過采用射線檢測、光譜檢測、硬度檢測、金相檢測等手段發(fā)現(xiàn)，管道材質(zhì)未發(fā)生劣化及硬化，微觀組織為正常20鋼組織。

由以上檢測分析可以得到，裂紋非運(yùn)行過程中產(chǎn)生，該裂紋主要由于管材安裝前制造或運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)引起，安裝后，由于存在焊接應(yīng)力，使得該裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展后使得焊接應(yīng)力得以釋放。由于管道運(yùn)行參數(shù)較低，裂紋擴(kuò)展推動(dòng)力低，裂紋處管道表面防銹漆仍然完好，判斷該裂紋后期未再發(fā)生擴(kuò)展。

針對該情況，建議使用單位在采購原材料的過程中，加強(qiáng)宏觀檢查意識，并請有資質(zhì)的單位對采購材質(zhì)進(jìn)行抽查，確保原材料可以安全使用；在管道運(yùn)行過程中，使用單位應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控，做好管道缺陷防范工作，以及出現(xiàn)缺陷后如何安全有效地消除隱患，保證管道安全平穩(wěn)運(yùn)行。