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在役压力管道焊缝缺陷的分析与处 理理 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 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 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 级验收 条状缺陷长度大于 6mm 就超标 而 深度为 2mm 的 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 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 y4703 3 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