1.前言
2008年,在對某地液化天然氣(LNG)接收站項目進行管道安裝監檢中發現,從國外進口的一批低溫不鏽鋼截止閥,在與管道對接焊接後,經射線檢測發現,焊縫靠近閥門側的熱影響區和母材區域發現大量的條形和圓形缺陷。本文就缺陷産生的原因,進行一些粗淺的分析。
2.問題的提出
該液化天然氣(LNG)接收站項目屬于國家重點工程,建設單位、安裝單位、監理單位的人員和資質均符合國家相關規定。其中焊接和無損探傷是整個工程質量控制的關鍵所在,故在項目正式開始前就分別制訂了詳細、完整的焊接和無損探傷工藝規程,相關的作業人員也進行了嚴格的培訓和考核。
该工程中涉及的低温不锈钢管道,材料为304L,介质为液化天然气,设计压力1.85MPa。项目中规定的主要閥門的设计、制造标准为:ASME B16.25对焊接头、ASME B16.34法兰和对焊端面閥門、BS 1873钢制截止阀和止回閥(法蘭和對焊端)等。
根据资料审核和现场查看,该批从国外进口的閥門为低温不鏽鋼截止閥,规格型号为6”—150Lb和8”—150Lb,材料为CF8,总数量为73台。閥門在进入现场前经过业主验收,厂家提供了閥門质量证明书,同时进口产品的商检也符合要求。安装单位在安装前也对这批閥門外观进行了检查,并按GB50235—97《工业金属管道施工验收规范》中的要求,对閥門进行了5min压力为3.0MPa的水压强度试验和压力2.0MPa的密封性试验,均合格。
在确认閥門和管材均为合格产品后,根据工程进度安排,对管材和閥門进行了组对焊接。焊接完成后,对焊接接头进行100%X射线检测,按照JB/T4730.2—2005标准,评定级别Ⅱ级,结果发现近30%的底片中,在有效评定区域内,閥門侧的热影响区和母材区域存在大量的条形和圆形超标缺陷,而管道一侧及焊缝熔合区的缺陷符合标准范围。
问题出现后,业主及时与閥門供应商取得了联系,该供应商很快派人前往项目现场,带来了在生产该批閥門时委托当地的检测机构所做的阀体、阀盖的射线检查报告。该批部件采用的無损检测标准为ASME B16.34(参考ASTM E—446),从提供的射线检测报告看,该批閥門的铸件(阀体、阀盖)合格(由于外方未带底片,故未能对底片进行复审)。
既然閥門和管材均合格,为何焊接后产生如此大量的缺陷?我们排除了焊接缺陷产生的种种可能性,最后将目光集中在閥門铸钢件所采用的無损检验标准上。
3.原因分析
(1)缺陷的圖形如下:

(2)目前对閥門铸钢件进行射线照相检验标准国内和国外都有。本批进口閥門铸钢件無损检测采用的标准是ASME B16.34 —2004,验收参考ASTM E—446《厚度等于和小于2in的钢铸件的标准参考射线照片》,合格等級见表1。
缺陷類型 | 種類 | 驗收的比較圖片E-446 |
氣孔 | A | A2 |
夾砂 | B | B3 |
縮孔1型 | C | CA2 |
縮孔2型 | C | CB3 |
縮孔3型 | C | CC3 |
縮孔4型 | C | CD4 |
熱裂和裂紋 | D、E | 無 |
夾渣(鑄模、型芯) | S | 無 |
ASME B16.34—2004 (参考ASTM E446)采用的是验收的比较图片的形式,标准中对各类缺陷有各种图片,用户通过将RT底片与标准片比较,进行缺陷定级。对焊接坡口,無具体的等级规定,也笼统采用铸件评级标准。
如果按上表对閥門焊接坡口部位进行验收,则各类缺陷的等级为2级~4级。该等级对铸件本体来说可以接受,但对将与管材进行焊接的閥門焊接坡口处则等级偏低。
根据现场施工的经验,一般焊接式的铸钢閥門其坡口处如按照ASME B16.34—2004 RT检验,控制等级为1级~2级方可满足管道施焊的要求。
(3)如果该批閥門的铸件采用国内标准进行射线检测和评级,情况如下:
目前国内閥門铸件的标准为GB/T 12230—2005~通用閥門不锈钢铸件技术条件》、JB/T 7248—1994《閥門用低温钢铸件技术条件》。其中引用的無损探伤标准为GB/T 5677《铸钢件射线照相及底片等级分类方法》和JB/T 6440—1992《閥門受压铸钢件射线照相检验》。JB/T 6440中规定铸钢件不允许有裂纹及内冷铁、泥芯撑未熔合缺陷存在。铸钢件RT验收合格等級应不低于表2规定:
缺陷類型 | 壁厚,mm | |
<51 | ≥51 | |
合格等級 | ||
氣孔 | 2 | 3 |
夾砂或夹渣 | 3 | |
縮孔、縮松 | 2(線狀),3(樹枝狀) |
该标准中还明确:对于与管道焊接连接的閥門,即焊接坡口的验收等级,应提高一级或根据供需双方协议执行;供需双方有协议时,铸钢件的射线检测等级按协议执行。
(4)该批閥門焊接坡口处如果按ASME B16.34—2004射线检测标准进行检验,适用的控制等级应定为1级~2级。如果按JB/T 6440标准进行检查,适用的等级为:氣孔1级、夾砂或夹渣2级、线状缩孔缩松1级、树枝状缩孔缩松2级。由于选用标准体系的不同,造成对焊接缺陷的评定结果出现较大的差异。
4.对该批閥門的处理情况
对该批进口閥門进行现场返修或退货。要求国外供应商提供补焊的工艺评定和工艺规程。我方进行审核确认后,由国外供应商进行补焊。补焊后重新射线照相检测,达到评定标准的予以接收。补焊只允许进行一次。反之,做退货处理。
5.結束語
(1)通过上述分析,可以看出,本批閥門与管道焊接后在閥門侧热影响区和母材区产生大量圆形和条形缺陷的原因,是閥門制造商在阀体生产过程中和进行射线检测时,对适用的技术标准和规范没有透彻理解,所提供的焊接閥門从材质到射线检测报告虽然合格,但并不适用閥門与管道焊接坡口处的质量要求。
(2)区别于国家标准,国外如:APl600、APl6D、BSl873等閥門设计、制造标准中,对閥門焊接坡口的RT检验等级均無特别规定,一般均建议与用户协商而定。在工程实践中,如果閥門为焊接端,业主在采购订货时,尤其是从国外进口时,必须在采购合同中明确相关的無损探伤方法、部位、标准、验收等级等技术条件。
(3)在选用国外閥門时,应控制铸钢閥門端口20mm范围内缺陷的尺寸。满足焊接后焊缝射线检测标准的要求。
(4)建议对进口閥門制订完整的验收规范和标准。