在役压力管道焊缝缺陷的分析与处理

在役压力管道焊缝缺陷的分析与处理

近年来压力管道事故时有发生，有些使用单位比较重视压力管道的安全使用问题，在设备检修期间对压力管道进行检验。我们经常受使用单位委托对压力管道焊缝进行射线探伤，1997年开始做了新的尝试，即在向使用单位提供探伤结果时与使用单位共同分析缺陷的危害程度，根据分析结果和操作条件、工期等综合因素确定缺陷是可以保留还是需要清除。1问题的提出以往使用单位委托对压力管道焊缝做射线探伤，我们只是向使用单位出具探伤报告，由使用单位决定对超标缺陷的处理。由于使用单位过于注重评级结果，缺少对缺陷危害程度的分析，在对缺陷是否需要清除问题上做的不尽合理。有以下几方面问题：（1）在工期允许的情况下将所有超标缺陷全部返修处理。对危害性不大的超标缺陷返修处理不但在经济上造成浪费，而且返修后的质量可能不如从前。（2）在超标缺陷多返修时间不够用的情况下，不能有重点地将危害性大的缺陷清除，使设备仍存在隐患。（3）有些缺陷在评级上下超标，但其危害程度较大，只按评片级别确定返修与否是不合理的。如果能对缺陷进行危害程度分析，然后再根据分析结果确定是否需要返修处理，这样就可减少这方面的问题。2常见缺陷危害程度分析（1）圆形缺陷现行射线探伤标准中都规定单个圆形缺陷长径大于1/2壁厚时评为判废级，对于管壁较薄的焊缝是极易超标的。在底片上所见缺陷长径尺寸是平行于管壁的，并不能完全反应缺陷的危害程度。例如在底片上影象较淡的片状夹渣，按长径评级大于1/2壁厚超

标。如果根据黑度估判（用槽型测深计或利用余高）缺陷在壁厚方向的尺寸小于1/2壁厚，其危害性是很小的。相反在底片上黑度较大的深孔其直径虽不超标，但如果在壁厚方向的尺寸大于1/2壁厚则在强腐蚀介质薄壁管道情况下则是十分有害的，极易造成腐蚀穿孔。在评定区内因点数超标的圆形缺陷，如果不是非常密集的群孔，就一般的分散状缺陷而言其危害程度也是比较小的，以GB3323－87标准按Ⅲ级验收评判一条壁厚9mm以下的钢管焊缝为例，在评定区内缺陷点数大于6mm就超标。如果在任意一条直线上缺陷直径之和小于6mm，其危害程度就不会超过6mm长评为Ⅲ级的条状夹渣。（2）条状超标缺陷条状夹渣和条状气孔属于体积性缺陷，在壁厚方向的形状不是特别尖锐。如果浓度尺寸较小，只是长度超标，其危害性是比较小的。以GB3323－87标准评定一条壁厚为8mm的钢管对接焊缝为例，如果Ⅲ级验收，条状缺陷长度大于6mm就超标，而深度为2mm的Ⅲ级内凹坑其长度不限。如果条状超标缺陷在壁厚方向的尺寸不超过壁厚的25%且小于3mm，从减少承载截面积和应力集中方面考虑，其危害程度远低于Ⅲ级内凹坑。（3）根部未焊透在压力管道对接焊缝中根部未焊透是最常见的缺陷，其危害程度也大于几何尺寸相当的条状埋藏缺陷。在评级时往往因长度过大而超标。将根部未焊透按CVDA—84（压力容器缺陷评定规范）中规定简化成深度为a长度2c的表面“裂纹”，如图1所示。其等效裂纹尺寸为：(a=a（F/(）2＠y4701式中F和(为a和c的函数（F和(的表达式略）。将底片评级标准中所允许存在的最大根部未焊

透尺寸（本文取a=0.2t、2c=0.67t）代入上式计算出等效裂纹尺寸，以此做为允许裂纹尺寸(am。以(am为定值再计算出一系列允许存在的a 和c的对应值，将这些（裂纹）尺寸描绘在直角坐标系中得到如图2所示的曲线。由曲线可看（裂纹）深度起主导作用，深度越小长度对等效裂纹尺寸大小的影响就越小，在一定程度时长度对等效裂纹尺寸几乎不起作用。所以在根部未焊透长度超标时，如果其深度低于底片评级标准规定上限，则可根据深度的实际值与规定值上限之差对长度进行折算。例如评级上限值为0.2t的根部未焊透，当实际深度为0.15t 和0.1t时，按图进行折算，其长度可允许到规定长度上限的1.2倍和6倍。当设计焊缝系数小于0.75时，按GB3323－87标准对根部未焊透深度和长度上限值的规定，允许的根部未焊透长度可折算的更多，这种将根部未焊透按表面裂纹计算的方法是十分安全的。＠y4702根部未焊透的危害程度除与深度和长度有关外，还应考虑其断面形状。在图3所示的几种根部未焊透形式中，c、d和e三种根部形状较尖锐，应力集中相对a和b形状严重。所以在其它条件相同的情况下，c、d和e 较a和b形状的根部未焊透危害程度大。＠y47033缺陷处理以役压力管道定期检验与缺陷安全评定不同，也不同于安装时的质量控制检验。在役压力管道定期检验焊缝探伤的主要目的是发现新产生的缺陷和原始缺陷的发展变化情况。所检出的裂纹和未熔合这样危害极大的缺陷必须清除。其它原始存在的超标缺陷应以所执行的缺陷评级标准为基础，在保障安全使用的前提下遵从“合于使用”的原则，对缺陷进行分

析后确定是保留还是需要清除。原始存在的超标缺陷在过去的使用中如果没有发展变化，说明在过去的使用中是安全的，也是缺陷可以保留的主要依据。在实际检验中经与使用单位有关人员共同分析认为危害程度较小可以保留的超标缺陷有如下几种：（1）长径大于1/2壁厚，底片上缺陷处黑度较小，可以确定缺陷在壁厚方向的尺寸不大于1/2壁厚的圆形缺陷。（2）点数超标但在任意直线上缺陷直径之和不大于验收级别的条状缺陷长度的圆形缺陷。（3）长度超标而壁厚方向尺寸小于25%壁厚的条状缺陷。（4）长度超标50%以内深度在10%~15%壁厚和长度超标50%以上深度小于10%壁厚根部无明显尖锐形状的根部未焊透。（5）危害程度较大，但考虑受作业环境、空间位置和拘束力等因素影响使得返修处理不易达到质量要求，而设计条件高出现操作条件较多，经分析认为不会影响正常使用的超标缺陷。对于危害程度大而需要返修处理的缺陷，经分析后按危害程度大小排序来安排返修计划，这样可防止在工期不够用时将最危险的缺陷漏掉。将因工期紧而来不及返修处理的缺陷专门记录在案便于以后运行中的安全管理。4结束语在役压管道焊缝中存在原始超标缺陷的数量是相当多的。采用先对缺陷危害程度分析后确定缺陷保留与否的做法，可以减少许多对无害缺陷的返修所造成的经济损失，并可以在有限的检修期内有重点地清除危害程度大的缺陷。