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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，中國石油化工集團公司武漢分公司進行某裝置施工過程中，采購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，施工單位在預制場進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日到廠查看了實物并解釋為:所出現(xiàn)的端部缺陷是加工過程中尾部效應所產(chǎn)生的，通常在最后成品時應被切除掉。由于生產(chǎn)工人切除過短而殘留上述缺陷，是個別現(xiàn)象并保證其余TP321不銹鋼厚壁管不會出現(xiàn)質(zhì)量問題。

    2012年8月24日，施工單位在預制場同樣進行該批不銹鋼管道坡口備制打磨時，又發(fā)現(xiàn)1處“裂紋”缺陷，對于再次出現(xiàn)“裂紋”缺陷，2012年8月26日，制造廠家檢測人員對預制場此批規(guī)格的TP321不銹鋼厚壁管供25支)兩端的200二范圍進行檢測。但我方現(xiàn)場見證檢測過程的人員發(fā)現(xiàn)，制造廠家檢測人員對檢測儀器使用不熟悉，對已知的”裂紋”缺陷都未能準確檢出。而是簡單的出具了一份合格的無損檢測報告就離場了。

1.2非端部的“裂紋”出現(xiàn)

    2012年9月1日，施工單位在預制場對該批不銹鋼管道進行下料后的坡口加工檢測時又發(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管道兩端200 mm的范圍內(nèi)。因此，制造廠家所謂的“尾部效應”解釋不攻自破了。

2相關機構(gòu)檢測過程

2.1單位的檢測

    2012年9月5日，我單位的設備監(jiān)測中心受委托對上述缺陷進行金相檢測。現(xiàn)場對3處缺陷進行了金相檢測，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。

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

    對于我單位設備監(jiān)測中心出具的檢測結(jié)果，TP321不銹鋼厚壁管制造廠家專業(yè)技術人員以及為制造廠家提供管坯的供應方有關技術人員也提出了異議。他們通過到現(xiàn)場查看實物并依據(jù)缺陷分布情況判斷為TiN的夾雜物。由于雙方各執(zhí)一詞，同時雙方相關的檢測能力和設施也均有限。因此，我單位領導決定請權威機構(gòu)進行分析。

2.2某研究院的檢測

    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，我單位要求針對該不銹鋼管發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷，對其產(chǎn)生的原因進行分析，并對其常規(guī)性能進行檢測。

2.2.1常規(guī)檢測

根據(jù)項目設計方的建議，以及我單位有關要求，常規(guī)檢驗方案見表1。

    檢測結(jié)果為:對鋼管正常部位歸視觀測無缺陷)進行了化學成分、夾雜物、晶粒度、顯微組織和室溫力學性能檢驗，相關檢測結(jié)果均滿足技術協(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小裂紋，缺陷內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有大量灰色的塊狀夾雜，表明缺陷的形成主要是由塊狀夾雜連接而成，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小分叉裂紋，出現(xiàn)的分叉也是沿大塊夾雜物擴展的，細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力下才會連接在一起。

    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)擴展，弦向和縱向條帶缺陷的前端均未見細小的分叉裂紋;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《承壓類特種設備無損檢測相關知識》所提到的分層缺陷。

      (3)SEM掃描電子顯微鏡)分析

    對橫向的條狀缺陷前端進行SEM分析，見圖6，未見細小的分叉裂紋，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;對灰色夾雜物剝落后的區(qū)域進行能譜分析。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的脫氧產(chǎn)物，是由于夾渣引起的。由于冶煉時脫渣不完全，鋼錠內(nèi)部還有殘存有脫氧時形成的渣，在熱加工時形成帶狀分布，加工應力大時，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

    研究院對我單位送來的試樣進行檢驗、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。冶煉時脫鏈不完全，導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小的分叉裂紋，缺陷擴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成分、夾雜物等級、晶粒度和力學性能均滿足技術協(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。聽取了TP321不銹鋼厚壁管制造廠家生產(chǎn)規(guī)程和超聲波檢測結(jié)果介紹和研究院分析結(jié)果，專家們對缺陷產(chǎn)生的機理和危害性進行討論，最終將缺陷性質(zhì)定位分層。并對鋼管的缺陷分布狀況和使用工況進行了綜合分析達成以下共識:

    （1）TP321不銹鋼厚壁管制造廠家對全部管道（包括預制場的和現(xiàn)場已安裝的)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》進行檢測，達到規(guī)范要求的B1級為合格，對不合格缺陷進行標記和切除。