输气管道用89mm×9mm不锈钢无缝管表面发纹的检验与判定

某油田多条输气管道投产运行一年之后探伤发现不锈钢无缝管表面存在发纹。经过对不锈钢无缝管表面发纹情况进行试验分析后认为,此类发纹属于折叠类缺陷,其深度没有超过标准规定的公差范围;该类缺陷是在制管厂产生的,在使用过程中没有扩展;该批不锈钢无缝管表面肉眼检查未发现超标缺陷,经过打磨探伤才发现发纹,根据订货标准GB/T8163-1987规定,该批管线管质量符合订货技术要求。

某油田多条输气管道运行一年后经打磨探伤检查发现管线管表面存在发纹。该油田输气管道设计埋深1.5m,该处的地温为-3~13℃;管线实际运行工作压力7~8MPa,工作温度19~30℃。该批不锈钢无缝管是按照GB/T8163-1987《输送流体用无缝钢管》标准(该标准已被GB/T8163-1999取代)订购的。本文将介绍对该批不锈钢无缝管表面发纹产生原因所进行的调查研究与试验分析结果。

1试验分析

1.1取样编号及管线管规格

在规格为Φ89mm×9mm的管道上取9个样,编号分别为123456111213号;在规格为Φ114mm×10mm的管道上取2个样,编号分别为7号和10号;在规格为Φ325mm×8mm的管道上取1个样,编为8号。

1.2探伤检查

1.2.1探伤检测条件

1)超声波探伤仪器及对比试样

仪器:CTS-26型。

探头:5P13X13KZ

耦合剂:机油。

对比试样:按GB/T8163-1987规定取同规格、同钢级的无缝钢管作为对比试样,其刻槽深度为钢管壁厚的12.5%,刻槽长度为25mm,宽度为0.3mm

2)磁粉探伤仪器及方法

仪器:磁轭。

磁粉:黑磁粉。

磁化方法:磁扼法。

灵敏度试片:A-30/100

1.2.2探伤检查结果

试样除去表面防腐层(但未经过打磨)之后超声波和磁粉探伤结果以及经过打磨的管线管试样表面磁粉探伤检查结果见表1和图12所示。

从表1和图12可知,按照GB/T8163-1987规定,除去防腐层的管线管试样表面肉眼检查未发现发纹;采用超声波探伤,其内、外表面未发现超标缺陷。对除去防腐层的试样不使用反差剂磁粉探伤,其外表面未发现发纹;使用反差剂之后,部分试样磁粉探伤发现有发纹。表面打磨过的试样磁粉探伤结果表面均有发纹存在。

1.3金相分析

从管线管试样探伤发现裂纹的部位取样进行金相分析,结果见表2及图34所示。

从表2及图34可明显看出,所有裂纹垂深没有超过钢管公称壁厚的12.5%。所有裂纹与表面倾斜一定的角度,裂纹两侧有脱碳现象,裂纹尖端较钝,具有轧制折叠的特征。折叠尖端在使用之后没有扩展,仍保持原始形貌。

1.4理化试验

对所有试样进行化学成分分析和力学性能试验,结果均符合GB/T8163-1987标准的规定。

2管线管表面发纹性质及质量判定

该批管线管是依据GB/T8163-1987标准订购的,在使用过程中经过打磨和探伤发现管线管外表面有发纹存在。下面就管线管表面发纹性质及该批管线管是否符合标准予以分析。

2.1管线管表面发纹性质

试验结果表明,管线管表面发纹属于轧制折叠类缺陷,其尖端在使用过程中没有扩展,仍然保持其原始形貌。因此,轧制折叠缺陷是在工厂产生的,与使用无关。

2.2管线管质量判定

1)材质判定

依据试验结果,该批管线管材料化学成分和力学性能符合GB/T8163-1987标准规定。

2)表面质量判定

GB/T8163-1987标准第2.6条规定:“供方可用涡流检验或超声波检验代替水压试验。超声波检验的对比样块刻槽深度为钢管公称壁厚的12.5%”。GB/T8163-1987标准第2.7条规定:“钢管的内、外表面不得存在如下缺陷:裂缝、折叠、轧折、离层、发纹和结疤,这些缺陷必须完全清除掉。清除深度不得超过钢管公称壁厚的负偏差(12.5%),其清除处的实际壁厚不得小于壁厚所允许的最小值”。

同时该标准第3.2条规定,钢管的内、外表面用肉眼逐根进行测量。

本次所取的样品,除去表面防腐层之后(未打磨)的原始表面,肉眼检查未发现裂纹,超声波探伤未发现有表面裂纹。

本次所取的样品表面经过打磨之后进行磁粉探伤,发现其外表面确实存在发纹。根据金相分析结果,管线管表面发纹很浅,属折叠类缺陷,其深度远小于钢管公称壁厚的负偏差。

按照GB/T8163-1987标准第2.6条和3.2条的规定,该批管线管的表面质量合格;而按照第2.7条的规定,该批管线管却又不合格。因此,用同一标准不同条款判定该批管线管表面质量,得出了似乎相反的两个结论。经咨询该标准归口单位的专家,解释如下:关于钢管内、外表面质量的检查,标准规定很明确,其方法只限于用肉眼对钢管的内、外表面逐根进行检查测量,检查结果符合该标准第2.7条的规定则判其表面质量检查合格。如对钢管质量有特殊要求并在合同中注明的,可采用打磨、酸洗、超声波探伤等方法进行检查。该批管线管原始表面(不打磨)用肉眼检查无裂纹,用超声波探伤检查也无裂纹。依据GB/T8163-1987标准规定,其表面质量属合格。

2.3管线管表面发纹对使用的影响

管线管表面存在的裂纹在使用过程中容易扩展,一旦裂纹穿透壁厚,就会发生泄漏事故。管线管材料韧性越差,裂纹越容易扩展。从安全角度考虑,输气管道表面不允许存在裂纹。该批管线管外表面打磨之后探伤发现有折叠缺陷,但实际使用一年之后裂纹并没有扩展。根据试验分析结果,如果马上报废该油田的输气管道,会产生不必要的浪费。从经济和安全两方面同时考虑,输气管道应当继续使用,在输气管道使用过程中应当定期检测,一旦发现裂纹开始扩展应当立即停止使用。

3结论及建议

1)管线管表面打磨之后磁粉探伤发现的发纹和使用反差剂之后在未打磨的管线管原始表面用磁粉探伤发现的发纹均属折叠类缺陷,其垂直深度远小于管线管壁厚负偏差(12.5%)。

2)管线管表面存在的发纹是在制管厂产生的,在使用过程中没有扩展。

3)管线管材质和表面质量符合GB/T8163-1987标准规定。

4GB/T8163-1987标准适用于输送流体用一般无缝钢管。在油田输气用管订货时,应参照GB/T9711/ISO3183《石油天然气工业输送钢管交货技术条件》,并根据输气管道工作条件提出附加技术要求。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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