奥氏体不锈钢材料的pmi检测

工程技术・257・
奥氏体不锈钢材料的PMI检测
武玉洁单孟赘朱志强李晓强中国石油天然气第一建设有限公司河南洛阳471023
摘要本文介绍了奥氏体不锈钢材料的PMI检测技术，主要包含检测时机、检测元素、验收标准、检测数量等方面,详细的描述了PMI检测的技术要点和注意事项，以期为后续同类设备的PMI检测提供借鉴。

关键词不锈钢PMI检测合金元素
中图分类号:TG174文献标识码:B文章编号：1672-9323(2019)02-0257-03
2018年我单位承担了某国外项目按照ASME标准设计的塔器、容器和换热器的制造工作，该项目为天然气管道工程的重要配套项目，装置工艺流程复杂，介质种类繁多，部分介质为腐蚀性极高的易燃易爆气体，因此使用了种类较多的奥氏体不锈钢材料,且很多材质为双标奥氏体不锈钢。

基于此，为正确区分各种材料,避免制造过程中的材料混用、错用,项目方提出了奥氏体不锈钢材料的PMI检测要求。

PMI全称是Positive Material identification,即光谱分析，是对材料内合金元素含量的验证性检验。

1概述
PMI检测包括奥氏体不锈钢材质的材料检测和焊缝检测,适用于不锈钢材料的合金元素检测，涵盖不锈钢设备、复合板设备、碳钢设备中所使用的不锈钢材料，具体包括:受压元件用钢板、锻件、管件、钢管、螺柱、螺母、垫片、膨胀节，与受压元件相焊的不锈钢材料，以及设备其它内外部件用不锈钢材料;焊缝、堆焊金属及焊缝的返修焊缝。

设备的PMI检测应在设备介质侧进行，双面焊焊缝内、外侧均须检测,当小部件内部无法检测的(如焊帽)，可从外侧检测。

下列情况可不进行PMI检测：由于结构限制,焊缝不能触及而无法检测的部位；因为焊缝的尺寸太小(例如:换热管与管板密封角焊缝)无法实行检测的部位;除非特别注明,不与受压壳体直接连接的非受压件焊缝可不进行检测。

2检测时机
PMI检测分为材料到货时的PMI检测和最终PMI检测。

到货时的PMI检测是整个PMI检测的重要组成部分,但是不能替代设备最终的PMI检测。

最终PMI检测应在设备组装完成之后,热处理和水压试验之前进行。

应当注意的是，当某个部件在设备组装完成之后因位置受限或遮盖已无法进行最终PMI检测时，要对该部件在制造过程中提前进行PMI检测。

3检测数量
3.1到货PMI检测的检测数量
每台设备每种受压元件选取一件、与受压元件相焊的部件选取一件进行检测,非受压元件不检测。

3.2最终PMI检测的检测数量
3.2.1母材检测数量
以下材料需经100%PMI检测，即逐件检测。

包含受压元件用钢板、锻件、钢管、管件、实心金属垫片、膨胀节，与受压元件相焊的内部支撑圈、外部加强圈、保温支持圈、支撑梁、分布管等。

螺柱、螺母每台设备每种规格检测两件。

不与受压元件相焊的部件，如塔盘、降液板、除雾器丝网等，抽样检测，每台抽取一件。

除特别指明外，每件需检测的材料上选取一点进行PMI 检测即可。

3.2.2焊缝检测数量
(1)焊缝检测百分比
根据该国对容器类别的划分，不锈钢设备焊缝的检测比例应符合表1的要求。

表1焊缝检测百分比
容器类别检测焊缝占焊缝总数的比例(每个焊工) 1,2100
3,450
525
(2)不同类型焊缝的检测数量
焊材:焊接前，每批焊条或焊丝样品须进行PMI,以保证焊丝、焊条的标识是正确的。

焊缝:每条受压件焊缝、受压件与非受压件焊缝、受压件异种钢焊缝:每隔1.22ml点。

熔敷金属:对手工焊接,不论炉号每种焊材，每2.32m21处。

大的堆焊，每0.5n?取1处;小的堆焊，每0.5m3取1处。

或者，复合板焊缝修复焊缝每2m内取一处。

对自动焊接,每个炉/批号的填充金属或焊材均须进行检测。

每个堆焊区域、复合板焊接接头一处。

壳体纵缝、壳体环缝、封头焊缝、接管对接缝、接管与主
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体之间焊缝:各1处。

复合板复层拼缝:每条各1处。

返修处:每个焊缝返修处。

铁素体含量测量:当设计温度＞4271，须测量奥氏体焊 缝焊态铁素体含量，铁素体含量须为3 - 10FN 。

检测频率同
PMI 对手工焊、埋弧焊的要求。

服役温度＜427t ，铁素体含 量须使用化学成份分析结果根据德龙组织图计算，如果计算 结果超出3 -10FN,须测量实际铁素体含量，且须为3 -
10FN o
4待检元素及标准含量4.1母材待检元素及标准含量
设备所用材料多为低碳不锈钢(如SA - 240 316L),需
检测材料中的Cr 、Ni 、Mo 、C 等元素。

对正常碳含量的不锈
钢(如SA-240 316)，检测材料中的Cr 、Ni 、Mo 等元素。

ASME BPVC HA -2017标准规定的下列不锈钢材料的合金 元素及c 元素的含量详见表2。

表2 ASME 规定的PMI 检测元素的标准含量
ASME BPVC fl C - 2017标准规定的下列焊材熔敷
材质 检测元素
Cr Ni Mo
C
SA-240 316L 16.0-18.010.0-14.0 2.0-3.0WO. 030SA-240 316/316L 16.0-18.010.0-14.0 2.0-3.0CO. 030SA-182 F316L 16.0-18.010.0-15.0 2.0-3.0CO. 030SA - 965 F316/316L 16.0-18.010.0-14.0 2.0-3.0W0.035SA -403 WP316L
16.0-18.010.0-14.0 2.0-3.0CO. 030SA-312 TP316L 16.0-18.010.0-14.0 2.0-3.0CO. 035SA213 TP316/316L
16.0-18.010.0-14.0 2.0-3.0W0.035SA-479 316L 16.0-18.010.0-14.0 2.0-3.0CO. 030SA - 193 Gr. B8M
16.0-18.010.0-14.0 2.0-3.0/SA - 194 Gr. B8M 16.0-18.010.0-14.0 2.0 〜3.0/缠绕垫片316L IR&CR
16.0-18.010.0-14.0
2.0-
3.0
/
4.2焊缝待检元素及标准含:t
金属的合金元素及C 元素的含量详见表3。

表3 ASME 标准规定的焊材熔敷金属的元素含量
焊材型号
Cr Ni Mo C
E308L-1618.0-21.09.0-11.0W0.75
W0.04
E316L-1617.0-20.011.0-14.0
2.0-
3.0W0.04E309LMo - 16
22.0 -25.012.0-14.0 2.0-3.0W0.04E309L - 1622.0 -25.012.0-14.0W0.75
W0.04
ER316L 18.0-20.011.0-14.0 2.0-3.0W0.03ER308L 19.5-22.09.0-11.0
W0.75W0.03ER309L 23.0 -25.012.0-14.0W0.75
W0.03ER309LMo
23.0 -25.012.0-14.0 2.0-3.0W0.03
E316LT1 -117.0-20.011.0-14.0
2.0-
3.0W0.04E309LMoTl - 121.0-25.012.0-16.0 2.0-3.0W0.04E308LT1 - 118.0-21.09.0-11.0
W0.75W0.04E309LT1 - 122.0 -25.012.0-14.0W0.75
W0.04
EQ316L 18.0-20.011.0-14.0
2.0-
3.0W0.03EQ309L
23.0 -25.012.0-14.0W0.75
W0.03EQ309LMo 23.0 -25.012.0-14.0
2.0-
3.0
WO. 03
5验收标准
(1)母材：以ASME IIA - 2017中规定的各材料待检元
素的质量百分数为基准见表2,若检测结果落入下列区间:
标准规定下限数值的90% ~标准规定上限数值的110%，则
视为合格。

(2) 焊条和焊丝:合金含量须符合ASME II C-2017中 的合金元素含量范围的士 10%范围(合格值下限的90%、合
格值上限的110%之间)。

(3) 堆焊焊缝:对于堆焊焊缝，合金含量须符合ASME II
C-2017中的合金元素含量范围的士 12.5%范围(合格值下
限的87.5%、合格值上限的112.5%之间)。

(4) 异种钢焊缝:异种钢焊缝验收标准须符合焊缝化学 成分要求,对于稀释了的焊缝要考虑稀释率。

(5) 焊缝铁素体含量：3-10FN o 6检测方法
采用以下任何一种定量检测方法:手持式X 射线发射 分析(XRF);光发射光谱分析(OES);湿化学分析。

需注意的是,XRF 方法无法检测C 元素。

OES 方法可
检测包含C 元素在内的任何化学元素，但是使用后在材料
表面造成的任何烧灼需用打磨方法去除。

不可使用化学元
素检测的定性分析方法。

7材料标识
(1) 材料的PMI 检测位置应清晰标明，最好选用低应力 钢印，也可以采用半永久性油漆标记。

若部件太小不能标记
时，可采用颜色编码的方式。

半永久性油漆标记所采用的油漆应不含铝、硫、氯化物、
铅或锌等损害材料性能的添加剂。

(2) 除小部件外,PMI 应能追溯到每个部件。

小部件指:
螺栓、螺母、管接头、管件、小于等于2寸的阀门，设备零件。

(3) 检测合格的材料应进行合格标识,使用低应力钢印
标注“AV ”字样，以表明材料是可接受的。

检测不合格的部
件，应立即标识红色X ,隔离,退库。

(4) 标识部位：
钢管：2个标记，间隔180°，在每根外表面沿长度方向端
部向内75mm 处标记。

管配件和锻件:靠近供货商标识的位置。

钢板:靠近板材炉号的位置。

换热管:不打钢印，从每根端部向内300mm 标记。

标识 需采用不含铝、硫、氯化物、铅或锌等有害物质的非水溶性材
料。

非水溶性材料中的硫和氯的含量应W1%。

紧固件:螺栓标识在端头位置;螺母选择一个平面标识。

焊缝:与焊工钢印相邻。

转送介质管道上的焊缝不得打
钢印,用模版、或振动蚀刻标识。

8不合格材料的处理
奥氏体不锈钢材料和焊缝经过检测发现待检元素的含
量不符合验收标准的规定时,即为不合格品，应采取拒收、拆
除,更换等措施处置,并对材料进行单独的标识、隔离，防止 再次使用，需要时还可考虑扩大检测范围和比例。

采用随机PMI 检测的材料,若发现一件不合格品，则应
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拒绝整批。

若使用被拒批里的材料，则应对整批进行100% PMI检测。

当光谱分析结果出现无匹配或无读数的情况时,此种情况应被待定，等待后续处理。

若检测发现有用错焊材的情况，发现一处时，容器上所有同类型焊缝就需全部检测。

不合格焊缝须去除，新焊缝焊完后重新检测。

（收稿日期=2019-03-18）。