1、管件特別是三通、彎頭及大小頭等在管道工程建設(shè)過程中使用越來越普遍，這主要是由于其具有成形好、耐壓能力強(qiáng)、焊接形式簡單等特點(diǎn)，以保證管道的承壓能力，所以在工藝管道工程中特別是在石油化工等高溫高壓及易燃易爆管道中，管件的合理使用以及管件本身質(zhì)量的好壞直接起著舉足輕重的作用。 正固如此，在管道設(shè)計(jì)、安裝過程中特別是在石油化工行業(yè)高溫高壓及易燃易爆管道工程中，無論從設(shè)計(jì)選型還是加工制造，直到建設(shè)安裝及檢驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì) 制造和安裝單位人員要嚴(yán)格把關(guān)，保證其選型、用材、制造、安裝及檢驗(yàn)的質(zhì)量，否則在裝置建設(shè)及生產(chǎn)過程中會(huì)造成難姒估量的損 失從施工過程中，我們發(fā)現(xiàn)管件到貨的質(zhì)量主要存在以下幾個(gè)方面的問

2、題1 管件的壁厚不均管件壁厚不均主要發(fā)生在管件變形最大的部位如彎頭背部的壁厚薄于其他部位；管口與管件體的壁厚不等。國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定管件的壁厚減薄量最大不得超過其名義厚度的1 2、5 ，但在現(xiàn)場實(shí)測發(fā)現(xiàn)，有些壁厚減薄量達(dá)到了2o 30 。對(duì)于此類問題的檢查，用一般的卡尺等測量工具往往難以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)只有使用超聲測厚儀才可測出。2 硬度超標(biāo)硬度超標(biāo)問題的產(chǎn)生，主要是由于成形后的熱處理工藝問題 其解決的方法是用正確的熱處理工藝再進(jìn)行一次熱處理此問題一般都可以解決3 材料及加工過程中所產(chǎn)生的缺陷此類問題對(duì)裝置的安全危害最大檢查起來又比較麻煩。產(chǎn)生缺陷的因素比較多也比較復(fù)雜，它既有材料本身的缺陷又有加工

3、制造工藝問題以及熱處理工藝的不正確所造成的缺陷。那么它們?yōu)楹萎a(chǎn)生安全上的危害，如何避免此類問題的發(fā)生呢?現(xiàn)以三通為例對(duì)此逐一做一分析。31 原材料的問題我們知道，對(duì)于承受高溫高壓及易燃易爆介質(zhì)的管件來說原材料的質(zhì)量如何，直接影響到管件的質(zhì)量 用于制造此類管件的管材，對(duì)于碳鋼管來說，多數(shù)采用GB531 0 85高壓鍋爐用無縫鋼管、GB647986化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管 GB9448 88石油裂化用無縫鋼管以及GB81 6387輸送流體用無縫鋼管等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料。對(duì)于這類鋼管，鋼廠應(yīng)對(duì)其逐根進(jìn)行水壓試驗(yàn)。對(duì)于大中型鋼來說，往往用渦流或超聲渡探傷(uT)代替水壓驗(yàn)，如嚴(yán)格按國家及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)，管材

4、的質(zhì)量還是可以保障的。但有時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)漏檢、誤檢，更有甚者由于管材進(jìn)貨渠道混雜，有些根本未經(jīng)檢驗(yàn)的原材料進(jìn)入到了流通領(lǐng)域，因此，對(duì)于到貨后的管材特別是非批量從鋼管廠直接購進(jìn)的材料除應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面復(fù)檢外，還應(yīng)增加復(fù)檢的比率，甚至逐根檢查 但是從我們接觸過的多家具有規(guī)模的管件制造廣的調(diào)查來看，許多制造廠對(duì)購進(jìn)的管材的復(fù)檢把關(guān)不嚴(yán)，盲目信從材料的出廠質(zhì)量證明書(值得注意的是，有些出廠質(zhì)量證明書的真?zhèn)尉痛嬖趩栴})，而僅雙墩管材的外觀檢查 用這些不合格管材制成的管件，其質(zhì)量難以得到保證。加之目前許多制造廠的檢驗(yàn)手段既不先進(jìn)又不太完善 因此有些不合格的管件就很容易作為合格產(chǎn)品出廠，如在天津石化公司煉油廠

5、加氫精制裝置中就遇到此類問題。在管線安裝完畢后打壓的過程中，有 件機(jī)14mm×7ram 的三通，在壓力升至llMPa時(shí)固頸部開裂而泄漏，泄漏部位如圖l所示。圖1 泄漏部位示意圖經(jīng)測量其為一貫穿性裂紋，裂紋長度為21mm我們對(duì)此裂紋做了以下幾種分析：a)化學(xué)成分通過化學(xué)成分分析及仲裁復(fù)驗(yàn)，確定了其中的碳元素含量和錳元素含量偏高(c 026 ；Mn：127 ，選用材質(zhì)為2O號(hào)碳鋼)；b)力學(xué)性能正常2O號(hào)鋼管的 為410 550MPa，而實(shí)測實(shí)物的 =570MPa；12)金相組織通過對(duì)三通斷口和直管部分正常部位的觀察，發(fā)現(xiàn)其珠光體的比例明顯高于正常的20號(hào)鋼，這與其含碳量較高有關(guān)。而且其

6、含碳和錳量過高，勢必對(duì)三通的加工性能產(chǎn)生影響。三通材質(zhì)的金相組織見圖2。三通內(nèi)外壁表面金相見圖332 加工工藝問題目前國內(nèi)制造廠商的加工成形一般都采用下面幾種方式：(1)冷沖壓成形；(2)熱沖壓成形；(a) 】4ram管正常部位(軋向)FP(h)14mm 管正常部位(橫向 +P(e)61mm 管裂紋斷VI處(橫向JF+P(d)圖2(c)的放大F+P圖2 三通材質(zhì)的金相組織(3)油壓成形施工中常見的管件質(zhì)量間題及解決方法(a】內(nèi)壁表面F+P(b)外壁表面F+P圖3 三通內(nèi)外壁表面金相組織對(duì)于直徑較大、壁厚較厚的三通來說，多采用后面兩種成形方法，而這兩種方法的成形時(shí)間一般需要12分鐘，甚至有的可達(dá)

7、3分鐘。在這幾分鐘當(dāng)中，如何保持溫度的相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于管件的質(zhì)量來說是關(guān)鍵問題，如溫度差異過大，會(huì)造成鋼纖維組織流動(dòng)不均衡，尤其對(duì)于變形較大的部位因其產(chǎn)生較大的塑性變形，如溫度過低會(huì)造成冷做硬化現(xiàn)象而產(chǎn)生脆性破壞。這一現(xiàn)象可通過對(duì)前述三通開裂的 下實(shí)驗(yàn)分析予以證實(shí)解剖后的內(nèi)外壁裂紋形貌見圖4。斷口宏觀形貌見圖5。從金相組織看，三通管有明顯的帶狀組織，其斷El處(橫向)的帶狀組織比正常部位的帶狀組織更明顯，這表明該部位經(jīng)歷了較大的塑性變形對(duì)斷口(橫向)處高倍觀察，珠光體形貌特征正常，未觀察到碳化物的聚集和球化，這表明了三通在擠壓成形中的溫度較低。從圖3可見，三通外壁表面淺層(約0407ram)帶狀

8、組織不明顯，而內(nèi)壁帶狀組織十分突出。這表明了三通外壁溫差較大溫度較高而冷卻速度較快。從三通實(shí)物宏觀圖中可見，在三通擠壓成形時(shí)應(yīng)變最大部位(即三通的根部)附近有缺陷(裂源)，成形后內(nèi)表面裂紋長度達(dá)40ram 左右整個(gè)裂紋表面被較厚的氧化皮覆蓋。從表層的顏色來看(淡黃、紅紫、灰藍(lán)、黑褐色等)應(yīng)為Fe3O 。(a)外壁裂紋形貌L!j-(b)內(nèi)壁裂紋形貌圖4 內(nèi)外壁裂紋形貌圖5 裂紋斷口宏觀形貌由斷El全貌(圖5和圖6)可見，斷H被氧化皮覆蓋，氧化皮長約45mm，幾乎貫穿管壁，且裂紋層附近氧化物的顏色和管壁內(nèi)表面氧化物顏色基本一致，說明裂紋源和內(nèi)壁表面氧化物是在相同條件下形成的。此外，氧化物與基體結(jié)合

9、緊固，即使經(jīng)鹽酸溶液清洗也難 去除，斷口氧化物內(nèi)側(cè)邊緣與內(nèi)表面氧化物相連接，可表明氧化物是在同一環(huán)境下形成的。以上大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明此三通在熱擠壓成形時(shí)由于加工工藝的缺陷導(dǎo)致了表面缺陷處(裂紋源)的應(yīng)力集中，使裂紋擴(kuò)展直至接近貫穿且裂紋斷El平滑，具有瞬時(shí)性斷裂斷El特征 裂紋擴(kuò)展走向和擠壓三通時(shí)變形的行跡一致。這些都說明了裂紋是在i通擠壓過程中形成的圖6 裂紋低倍斷口形貌33 成形后的熱處理三通成形后的最終熱處理能顯著地提高鋼的機(jī)械性能特別是對(duì)于加工方法不太先進(jìn)的三通制造廠來說，選擇正確的熱處理制度和工藝尤其重要。在GB1245990“鋼制對(duì)焊無縫管件”中規(guī)定r冷成形的碳鋼管件要進(jìn)行正火或退火

10、熱處理。那么究竟選擇哪一種熱處理，尤其選擇哪種退火制度為好，標(biāo)準(zhǔn)中并無選擇或說明，這要根據(jù)制造工藝來決定。筆者認(rèn)為，無論選擇哪一種熱處理制度其目的就是提高管件的機(jī)械性能，增加其強(qiáng)度。管件在冷擠壓成形過程中，鋼的組織會(huì)因其較大的塑性變形而產(chǎn)生很大的變化，如；帶狀組織明顯、晶粒粗大、晶界錯(cuò)位、界面滑移等等。這些組織上的變化對(duì)于鋼的切削加工及使用性能都有很大的影響。要想克服這些不利的變化就應(yīng)通過熱處理徹底改變這些變化了的組織結(jié)構(gòu)，使其晶粒細(xì)化，組織均勻。要達(dá)到這一目的，就必須使用正火或退火中的完全退火工藝來實(shí)現(xiàn)。許多管件制造廠商并未完全認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)出于某種考慮，他們只對(duì)成形后的管件進(jìn)行了旨在消除應(yīng)力

11、的退火熱處理，而這種退火并未從根本上改變管件的金相組織和性能，也就難以保證管件的質(zhì)量。4 管件出廠前及到貨后的檢驗(yàn)對(duì)于作為確保管件質(zhì)量的最后一道工序，檢驗(yàn)扮演著重要的角色，尤其對(duì)于承受高溫高壓及易燃劇毒介質(zhì)的管件來說，檢驗(yàn)過程尤為重要。目前，管件出廠前多進(jìn)行外觀尺寸、硬度、厚度及磁粉探傷(MT)、超聲波探傷(uT)的檢查，從對(duì)到貨的管件進(jìn)行檢驗(yàn)來看，問題出現(xiàn)最多的就是磁粉探傷和超聲波探傷的檢驗(yàn)。對(duì)于磁粉探傷來說，制造廠多使用磁軛法(碳鋼管件)。但因受設(shè)備限制，這種方法大多局限于管件的外表面，而問題出現(xiàn)最多的恰恰是在管件的內(nèi)壁，對(duì)于這一部分往往出現(xiàn)的裂紋尤其是小直徑管件內(nèi)壁的裂紋，應(yīng)采用磁棒法或渦流法來進(jìn)行檢驗(yàn)超聲波探傷檢驗(yàn)是一項(xiàng)對(duì)設(shè)備及技術(shù)有很高要求的檢驗(yàn)項(xiàng)目，這是因?yàn)椋?)它要求操作者應(yīng)有較高的技術(shù)及豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)檢查出的缺陷應(yīng)給予是屬于裂紋還是其他欹陷的判定，做到不漏檢、不誤判。2)它對(duì)檢測設(shè)備特別是對(duì)探頭要求比較高，對(duì)于許