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1發(fā)現(xiàn)疑似“裂紋”缺陷

1.1端部裂紋的出現(xiàn)

    2012年，中國(guó)石油化工集團(tuán)公司武漢分公司進(jìn)行某裝置施工過程中，采購(gòu)了一批不銹鋼厚壁管(材質(zhì)TP321，規(guī)格為457 x 39.67 mm)。2012年8月21日，施工單位在預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行坡口備制打磨過程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)1處端部“裂紋”缺陷。如圖1所示。供貨商于2012年8月23日到廠查看了實(shí)物并解釋為:所出現(xiàn)的端部缺陷是加工過程中尾部效應(yīng)所產(chǎn)生的，通常在最后成品時(shí)應(yīng)被切除掉。由于生產(chǎn)工人切除過短而殘留上述缺陷，是個(gè)別現(xiàn)象并保證其余TP321不銹鋼厚壁管不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

    2012年8月24日，施工單位在預(yù)制場(chǎng)同樣進(jìn)行該批不銹鋼管道坡口備制打磨時(shí)，又發(fā)現(xiàn)1處“裂紋”缺陷，對(duì)于再次出現(xiàn)“裂紋”缺陷，2012年8月26日，制造廠家檢測(cè)人員對(duì)預(yù)制場(chǎng)此批規(guī)格的TP321不銹鋼厚壁管供25支)兩端的200二范圍進(jìn)行檢測(cè)。但我方現(xiàn)場(chǎng)見證檢測(cè)過程的人員發(fā)現(xiàn)，制造廠家檢測(cè)人員對(duì)檢測(cè)儀器使用不熟悉，對(duì)已知的”裂紋”缺陷都未能準(zhǔn)確檢出。而是簡(jiǎn)單的出具了一份合格的無損檢測(cè)報(bào)告就離場(chǎng)了。

1.2非端部的“裂紋”出現(xiàn)

    2012年9月1日，施工單位在預(yù)制場(chǎng)對(duì)該批不銹鋼管道進(jìn)行下料后的坡口加工檢測(cè)時(shí)又發(fā)現(xiàn)了“裂紋”缺陷。由于缺陷出現(xiàn)的位置已不是管道的端部以及此前制造廠家所檢測(cè)管道兩端200 mm的范圍內(nèi)。因此，制造廠家所謂的“尾部效應(yīng)”解釋不攻自破了。

2相關(guān)機(jī)構(gòu)檢測(cè)過程

2.1單位的檢測(cè)

    2012年9月5日，我單位的設(shè)備監(jiān)測(cè)中心受委托對(duì)上述缺陷進(jìn)行金相檢測(cè)�，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)3處缺陷進(jìn)行了金相檢測(cè)，缺陷的定性均為裂紋。如圖2所示，在此文中僅選用1處缺陷的金相圖作解釋，其它2處不再贅述。

    通過設(shè)備監(jiān)測(cè)中心的金相顯微觀察，判定此3處缺陷均為中間較粗，擴(kuò)展到尾部逐漸變細(xì)，并有分義，故判定這3處線性缺陷均為裂紋。

    對(duì)于我單位設(shè)備監(jiān)測(cè)中心出具的檢測(cè)結(jié)果，TP321不銹鋼厚壁管制造廠家專業(yè)技術(shù)人員以及為制造廠家提供管坯的供應(yīng)方有關(guān)技術(shù)人員也提出了異議。他們通過到現(xiàn)場(chǎng)查看實(shí)物并依據(jù)缺陷分布情況判斷為TiN的夾雜物。由于雙方各執(zhí)一詞，同時(shí)雙方相關(guān)的檢測(cè)能力和設(shè)施也均有限。因此，我單位領(lǐng)導(dǎo)決定請(qǐng)權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。

2.2某研究院的檢測(cè)

    2012年9月17日，某研究院收到我單位送去帶有“裂紋”缺陷的TP321不銹鋼厚壁管試樣，我單位要求針對(duì)該不銹鋼管發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷，對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并對(duì)其常規(guī)性能進(jìn)行檢測(cè)。

2.2.1常規(guī)檢測(cè)

根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方的建議，以及我單位有關(guān)要求，常規(guī)檢驗(yàn)方案見表1。

    檢測(cè)結(jié)果為:對(duì)鋼管正常部位歸視觀測(cè)無缺陷)進(jìn)行了化學(xué)成分、夾雜物、晶粒度、顯微組織和室溫力學(xué)性能檢驗(yàn)，相關(guān)檢測(cè)結(jié)果均滿足技術(shù)協(xié)議要求。

2.2.2缺陷分析

    用線切割取樣，為避免熔覆金屬的影響，切割面用砂輪多磨削一些，觀察位置為不銹鋼管的橫截面和徑向截面，橫截面觀察裂紋沿弦向的分布情況，徑向截面觀察缺陷沿縱向的延伸情況。

  （1）缺陷分布

    在觀察的區(qū)域內(nèi)(30mm x 30mm)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有三條明顯的條狀缺陷，位置基本上在厚度方向輕向)的中部，均基本上按圓周方向的弦向分布。本文只圖現(xiàn)缺陷1，缺陷2和缺陷3不在贅述。徑向截面的缺陷分布見圖30在觀察區(qū)域內(nèi)，有一條明顯的條狀缺陷，圖3中的缺陷1沿縱向的延伸，基本沿直線方向沿縱向擴(kuò)展。

    (2)缺陷前沿觀察

    橫截面的缺陷前沿觀察見圖4，可以看出，條狀缺陷前沿未見明顯的分又細(xì)小裂紋，缺陷內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有大量灰色的塊狀?yuàn)A雜，表明缺陷的形成主要是由塊狀?yuàn)A雜連接而成，夾雜物大小不一，而且，也觀察到大夾雜碎化的情況，見圖4中箭頭所指，表明熱加工過程中承受的應(yīng)力較大。

    縱向條狀缺陷前沿觀察:縱向條狀缺陷前沿也沒見明顯的細(xì)小分叉裂紋，出現(xiàn)的分叉也是沿大塊夾雜物擴(kuò)展的，細(xì)小條狀缺陷也是由大塊夾雜之間的連接引起的；從斷續(xù)條狀缺陷看，鄰近的大塊夾雜在一定的應(yīng)力下才會(huì)連接在一起。

    腐蝕后金相觀察表明，在大塊夾雜物處形成孔洞缺陷，多個(gè)夾雜物以及形成的孔洞連接在一起就形成一廠條狀缺陷，見圖5。

    由此可見，條狀缺陷基本上按弦向(圓周方向)分布，沿縱向觸向)擴(kuò)展，弦向和縱向條帶缺陷的前端均未見細(xì)小的分叉裂紋;其形成原因是TP321不銹鋼厚壁管熱加工過程中，夾雜物由于難變形而在附近形成孔洞缺陷，由于夾雜物按帶狀分布，夾雜物一孔洞一夾雜物-孔洞之間的連接，就形成了條帶狀缺陷，類似于《承壓類特種設(shè)備無損檢測(cè)相關(guān)知識(shí)》所提到的分層缺陷。

      (3)SEM掃描電子顯微鏡)分析

    對(duì)橫向的條狀缺陷前端進(jìn)行SEM分析，見圖6，未見細(xì)小的分叉裂紋，條狀缺陷僅按條帶狀分布的大塊夾雜物(深灰色)延伸。條狀缺陷的部分區(qū)域出現(xiàn)了孔洞，可能是大塊夾雜物掉了的緣故。

    能譜分析表明，深灰色的夾雜物為Ti02夾雜，Ca.含星也較高;對(duì)灰色夾雜物剝落后的區(qū)域進(jìn)行能譜分析。富含脫氧劑AI.Ca.Ti，以及脫硫劑Mn。

    由此可見，條狀缺陷形成的夾雜物主要是冶煉時(shí)的脫氧產(chǎn)物，是由于夾渣引起的。由于冶煉時(shí)脫渣不完全，鋼錠內(nèi)部還有殘存有脫氧時(shí)形成的渣，在熱加工時(shí)形成帶狀分布，加工應(yīng)力大時(shí)，夾雜物之間的連接就形成條帶狀缺陷。

2.2.3研究院結(jié)論

    研究院對(duì)我單位送來的試樣進(jìn)行檢驗(yàn)、分析，可以得出以下結(jié)論:條狀缺陷形成是由于冶金缺陷引起的。冶煉時(shí)脫鏈不完全，導(dǎo)致鋼錠中殘存有脫氧形成的渣，熱加工過程中，非金屬渣之間的連接形成了條帶狀缺陷;條帶狀主要沿弦向（圓周方向)分布，條帶狀前端未見明顯細(xì)小的分叉裂紋，缺陷擴(kuò)展主要沿含有冶金缺陷的非金屬渣部位;目視無缺陷部位不銹鋼管的化學(xué)成分、夾雜物等級(jí)、晶粒度和力學(xué)性能均滿足技術(shù)協(xié)議要求。

3缺陷定性及處理措施

3. 1定性分層

    2012年9月27日，在我單位召開了專家會(huì)。聽取了TP321不銹鋼厚壁管制造廠家生產(chǎn)規(guī)程和超聲波檢測(cè)結(jié)果介紹和研究院分析結(jié)果，專家們對(duì)缺陷產(chǎn)生的機(jī)理和危害性進(jìn)行討論，最終將缺陷性質(zhì)定位分層。并對(duì)鋼管的缺陷分布狀況和使用工況進(jìn)行了綜合分析達(dá)成以下共識(shí):

    （1）TP321不銹鋼厚壁管制造廠家對(duì)全部管道（包括預(yù)制場(chǎng)的和現(xiàn)場(chǎng)已安裝的)按照GB/T20490-2006《承壓無縫和焊接埋弧焊除外)鋼管分層的超聲檢測(cè)》進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到規(guī)范要求的B1級(jí)為合格，對(duì)不合格缺陷進(jìn)行標(biāo)記和切除。