中压蒸汽管道全面检验缺陷检测及分析

林稳

（1.湘潭大学，湖南 湘潭 411100；2.湖南省特种设备检验检测研究院岳阳分院，湖南 岳阳 414014）

中压蒸汽管道全面检验缺陷检测及分析

林稳

（1.湘潭大学，湖南 湘潭 411100；2.湖南省特种设备检验检测研究院岳阳分院，湖南 岳阳 414014）

介绍中压蒸汽管道全面检验缺陷检测分析方法，剖析缺陷产生原因，并提出避免产生此类缺陷的具体建议。

中压蒸汽管道；缺陷检测；原因分析

岳阳某石化公司的一条中压蒸汽管道是热电事业部给炼油事业部输送中压蒸汽的重要设备，一旦出现事故将影响炼油事业部整个装置的运行。管道投入使用以来，历经五次停车全面检验，每次全面检验都发现管道外表面存在大量裂纹，这是管道安全运行的重大隐患。因此发现缺陷，处理缺陷，分析其产生的主要原因，提出改进措施，对于设备的安全运行是十分有必要的。

1 技术参数（表1）

表1

2 缺陷检测分析

2.1 宏观检查

检查发现管道结构、位置合理，外表面保温完好，要求使用单位将所有弯头及5m每段的直管段3段的保温拆除，发现管道外表面无可见裂纹，无可见变形、无泄漏、无腐蚀。

2.2 测厚检查

弯头、直管最大实测壁厚16.9mm，最小实测壁厚12.8mm，与上次全面检验对比无显著减薄和增厚。厚度减薄主要原因为裂纹修磨消除。

2.3 无损检测

对弯头与直管连接的所有对接焊缝（共计127道，15CrMo段21道，20段106道）及焊缝两侧各200mm的母材进行了100%磁粉检测，发现有67道存在表面裂纹，表面裂纹均出现在20段（图1）。

磁粉检测完成后（含修理后复验）对其中60道焊缝进行射线检测，发现大量制造缺陷（见表1），缺陷性质：气孔、条渣、未焊透、未熔合。磁粉检测和射线检测按JB/T4730-2005标准要求进行。

图1 磁粉检测发现网状裂纹

表1

2.3 硬度检查

对管道对接焊缝的硬度进行了抽查测试，抽查20道焊缝，母材硬度值在117～160HB之间，平均值为127HB，符合标准要求。

2.4 金相组织检查

在材质为15CrMo的直管段取样（图2），其组织为铁素体+珠光体，珠光体倾向性球化，球化级别为2级。在材质为20钢的直管段取样（图3），其组织为铁素体+珠光体，珠光体中度球化，球化级别为4级。

2.5 检测结果

（1）RT发现的超标缺陷都是制造缺陷，在使用过程中通过几次定期检验的数据对比并无扩展，根据缺陷的大小、长度、宽度、自身高度等情况对照《在用工业管道定期检验规程》第四十九条，可不返修，安全状况等级评为3级。

图2 15CrMo金相组织

图3 20#钢金相组织

（2）表面裂纹，是设备使用过程中产生的缺陷，危害性比较大，不允许存在，要求修磨消除，修理合格后不影响使用。

（3）金相组织检查发现20钢中度球化，同时伴生大量的表面裂纹，安全状况等级评为4级，要求使用单位报废，停止使用。

综上所述，此管道20钢段应予以停用或更换。

3 缺陷产生的原因分析

此管道设计安装资料已遗失，但使用单位在材料使用前都会进行严格的入厂检验，我们认为使用的材料均为合格材料。

材料选择不合适：在同一条管线中，工况完全相同的情况下，材质为15CrMo和材质为20钢的两段，其检测结果存在很大的差异：15CrMo部分未发现表面裂纹，而20钢检测部分的63%存在裂纹缺陷，金相组织差异明显。从而不难发现20#钢并不适合在工作条件为3.5MPa、420℃的中压蒸汽管线中使用。

一般情况下20#钢的塑形、韧性及焊接性能优良，在530℃以下具有满意的抗氧化性能，该钢无回火脆性，长期在425℃以上运行会发生珠光体球化和石墨化。但是这个材料的使用寿命在长期高温下难以估测，因为在锅炉启停和变负荷工况下，还要承受周期性变化的载荷和热应力的作用。故为了稳妥起见，20钢长期工作温度不宜超过415℃，这是金属回复阶段，并没有发生再结晶，当没有超过再结晶温度时材料的组织就不会发生改变。

4 建议

为避免文中所提缺陷的产生，使用单位可采取以下措施：

（1）工作条件为3.5MPa、420℃的中压蒸汽管线选用15CrMo材料为宜。

（2）设计单位可以收集常用材料在不同操作条件下的使用情况。在设计选材时，不但要根据操作条件依照相应的材料标准，而且要把使用经验作为重要依据，因为实际应用环境是十分复杂的。

（3）制造安装中压蒸汽管道时，应严格执行相关的焊接、检验标准，避免产生大量的超标制造缺陷。

（4）中压蒸汽管道在更换之后投用之前，应先做一次较为全面的检验，含测厚、硬度、金相，以便以后定期检验时对比。

[1]DL/T 787-2001 《火力发电厂用15CrMo钢珠光体球化评级标准》[S].

[2]DL/T 674-1999《火电厂用20号钢珠光体球化评级标准》[S].

[3]国质检锅【2003】108号 《在用工业管道定期检验规程》（试行）[S].

[4] 尹杰,李长青,于广山. 关于石化工艺装置蒸汽管道配管的设计分析[J]. 化工管理. 2016(34).

[5] 季龙庆. 疏水装置放水管温度场的数值模拟[J]. 管道技术与设备. 2016(06).

[6] 李长青,尹杰,于广山. 石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点[J]. 化工管理. 2016(36).

[7] 任春雷,赵伟. 关于化工工艺装置蒸汽管道配管设计分析[J].化工管理. 2015(12).

[8] 米承放. 脂液倒流入蒸汽管道造成火灾隐患初探[J]. 林产化工通讯. 2003(05).

[9] 马大博. 浅谈化工装置中蒸汽管道的自然补偿[J]. 化工管理. 2014(14).

[10] 喻梅. 蒸汽管道设计要点分析[J]. 上海化工. 2011(09).

[11] 金永秀. 蒸汽管道产生水击的机理与防治[J]. 化工设备与管道. 2013(06).

[12] 刘尧祥. 探究石油化工工艺装置蒸汽管道配管的设计[J]. 中国石油和化工标准与质量. 2013(09).

TQ050

A

1671-0711（2017）01（下）-0092-02