在役压力管道焊缝缺陷的分析与处理

1、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

2、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

3、 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 GB332387 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

4、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 GB332387 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

5、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 CVDA84（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

6、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 GB332387 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

7、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

8、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