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不要忽视焊缝补焊——x80钢管螺旋焊缝裂纹成因分析

信息来源:发布时间:2020-08-05阅读:618
目前,西气东输二线、西气东输三线、中俄东线等重大油气管道工程已大规模采用国产x80螺旋焊管,其服役长度超过5000公里,规模为世界之最,服役时间超过10年,至今未发生因钢管质量引起的灾难性事故,这与钢管质量控制息息相关。
 
x80螺旋焊管有严格的生产程序、质量控制和第三方监督检验,基本不会出现质量问题。笔者介绍一起罕见的国产x80钢管螺旋焊缝裂纹缺陷,并通过缺陷成因分析,提出钢管质量控制建议,供业内参考。
 

1  缺陷概况

 

某在役输气管线内检测时发现了多处异常,开挖后经超声检测、射线检测确定,该管线某处螺旋焊缝存在内部裂纹型缺陷。为确保安全,业主对该处进行了断管换管作业。切割后通过管道内表面观察发现,该处确实存在长度约55 mm的裂纹,如图 1所示。含缺陷钢管为x80螺旋焊缝钢管,规格为φ1 219×18.4  mm,出厂前记录显示其各项指标合格,但存在2处补焊。

2.1  试样检验

试验前对试样进行外观、壁厚、周长抽检,均满足要求。以缺陷为中心,在缺陷附近400×400 mm范围内进行5×5点壁厚测试,结果也满足标准要求。对含缺陷处分别进行射线检测、相控阵检测、常规超声波检测等无损检测,相控阵和射线检测确定的外表面缺陷长度约为60 mm,超声波检测确定其长度约为120 mm.

2.2  水压试验

试样在3.6 mpa、7.2 mpa、12.0 mpa(设计压力)、13.2 mpa(管道现场水压试验压力值)和16.0 mpa(钢管出厂时的水压压力)标准静水压条件下分别保压900 s、900 s、1 800 s、900 s和900 s,未发生泄漏;继续加压至23.5 mpa时,焊缝裂纹处泄漏,爆口内表面长度约为55 mm、外表面长度约为16 mm,泄漏缺陷处内外形貌如图 4所示。

如图 6所示,断口的另一个明显特征是环氧树脂减阻剂已经进入了缺陷内部,证明该缺陷在钢管出厂前已经存在。
3.2  断口电镜分析

焊接缺陷区深度约为6.4 mm,存在自由表面、最深为2 mm,如图 7所示,考虑为熔合不良。焊接缺陷区上部有断裂痕迹,且断面不平整,考虑为焊接热裂纹,即由于低熔点夹杂存在,导致夹杂凝固时被焊接拉应力拉开。

5  结论及建议
 
(1)缺陷属于螺旋焊缝裂纹型缺陷,缺陷长为64 mm,其中内表面长度为55 mm,扩展深度达15 mm。
(2)缺陷区域存在外补焊,但外补焊未能消除内表面原始焊接缺陷。
(3)原始焊接缺陷判断为熔合不良或焊接热裂纹引起,形成于工厂制管阶段。
(4)建议完善焊缝补焊标记方法、程序和控制措施;严格执行钢管无损检测质量控制程序,防止类似事件再次发生。
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