浅析在特殊要求下双相不锈钢的检测检验

郭斌

（中石化工程质量监测有限公司 100010 ）

摘要：

专利商的《双相不锈钢材质及施工要求》规定中，对铁素体含量为35～60%。焊接工艺评定为符合专利商的要求组织了专家论证和现场实际验证，对焊接过程的每项环节应用了各种检测检验方法，保证了焊接质量控制。对在检测过程中出现的检测难点，优化了射线检测工艺参数，保证了施工进度。

关键词：双相不锈钢；铁素体；无损检测

1.概述

某加氢裂化装置，由于前期施工和生产过程中存在各种问题， 209件双相不锈钢S32205管件需在本次整改修复项目施工中进行更换。更换管件的焊接和检测检验应符合专利商《双相不锈钢材质及施工要求》CPM-SU-5011-F版文件的相关规定中特殊要求。为保证双相不锈钢施工焊接质量，对焊接过程每项环节应用了各种检测检验方法。

2.双相不锈钢特殊要求

《双相不锈钢材质及施工要求》CPM-SU-5011-F版文件对铁素体规定：母材和热影响区铁素体含量需在40%～60%之间，焊缝金属铁素体含量需在35～60%之间【1】。施工单位为此做的TIG氩弧焊接工艺评定和TIG焊+焊条电弧焊焊接工艺评定所得结果如下：

（1）TIG氩弧焊接工艺，铁素体含量、冲击韧性、硬度等均符合专利商和相关规范的要求，现场焊接也能够达到相关要求；

（2）TIG焊+焊条电弧焊焊接工艺，经检测冲击韧性、硬度等均符合专利商和相关规范的要求，但焊缝表面的铁素体含量检验结果平均值为33%，达不到专利商要求的35-65%之间的要求。

采用全氩弧焊接工艺影响施工进度，采用手工TIG焊+焊条电弧焊焊接工艺焊缝表面的铁素体含量达不到专利商要求的35-65%之间的要求。

双相不锈钢的铁素体含量各占50%时，能最大限度地发其耐腐蚀性能和机械性能；TIG钨极氩弧焊的焊缝含氧量低，机械性能（特别是冲击性能）好，焊丝化学成分设计接近铁素体-奥氏体含量50-50%，机械性能就能满足要求。但手工电弧焊由于焊缝的含氧量高，焊接材料设计时，在满足双相钢基本的腐蚀性能后，相平衡向奥氏体含量较高的方向调整，以满足机械性能特别是冲击性能的要求，补偿由于焊缝含氧量高而引起的韧性损失，一般保证铁素体含量为30%以上。因此焊接工艺评定时，手工电弧焊的铁素体含量较低；在中间层焊接时，部分母材熔入焊缝中（母材的奥氏体化元素Ni含量5%，低于焊条的Ni含量9%），一定程度使铁素体含量增高，而在手工电弧焊盖面时，熔入焊缝的母材减少甚至为零，铁素体含量由焊条化学成分决定，铁素体含量降低。因此现场的焊接工艺实际上采用如下方法：钨极氩弧焊进行底层焊接，至少焊接三层，使接触介质的焊缝6—9mm厚度保证符合专利商要求的铁素体含量；接着采用手工电弧焊焊接与钨极氩弧焊相间一层进行焊接，即手工电弧焊焊接一层，钨极氩弧焊焊接一层，盖面时采用钨极氩弧焊焊接。

3.原材料验收检验

材料到货检验验收是控制施工质量的关键，从源头上消除了施工质量隐患。其中，资料审查包括设计、制造工艺文件等质量证明文件；到货材料与采购规格书一致，满足采购规格书的要求；资料齐全方可实施材料实体验收；监督检验证书、监造报告等。宏观检查要求逐件进行外观检查，内外表面外观应光滑，无氧化皮，不得有裂纹、伤痕、损伤或其它缺陷。在外观检查的基础上，每种管件抽查一件，按照制造标准检查相应的几何尺寸。关键端部用卡尺测量，中间部位采用超声波测厚仪进行测量，中间部位至少壁厚测定检测四点。抽检5件。还应进行金相检测、光谱分析检测、硬度检测、渗透检测、铁素体含量测试。

4.施工过程中检测检验方法及工艺要点

4.1铁素体检验

4.1.1检验方法采用Fischer Ferits-scope方法进行铁素体含量测试。

4.1.2铁素体检验人员应持有金相检验资格证。

4.1.3检测部位应打磨直径25mm左右操作平台，检测过程不震动，测头应接触测试面并保持垂直。测量时应保持测量附近无强磁性物质对测量结果的影响。

4.2渗透检测

4.2.1渗透检测执行NB/T47013.5-2015标准。由渗透检测Ⅱ级人员现场操作检测。

4.2.2渗透检测剂中硫的总含量质量比应少于200×10-6，一定量渗透检测剂蒸发后残渣中的硫元素含量的质量比不得超过1%。

4.2.3渗透检测剂中卤素总含量（氯化物、氟化物）质量比应少于200×10-6，一定量渗透检测剂蒸发后残渣中的氯、氟元素含量的质量比不得超过1%。

4.2.4渗透检测灵敏度等级采用C级。检测方法选用着色溶剂去除型ⅡC-d。

4.2.5渗透检测前采用镀铬试块对操作工艺正确性进行验证。

4.2.6检测坡口和焊缝表面及其两侧至少25mm范围内应进行打磨，漏出金属光泽并不得有油脂、污垢、铁锈、氧化皮、纤维屑、焊剂、焊接飞溅或其他粘附的物质，采用清洗剂进行预清洗。

4.2.7渗透检测剂的温度和工件表面温度控制在10℃～50℃。

4.2.8施加渗透剂采用刷涂法，保证被检区域不少于10分钟连续润湿状态。

4.2.9去除多余的渗透剂采用清洗剂去除，先用干燥、洁净不脱毛的布依次擦试，直至大部分多余渗透剂被去除后，再用蘸有清洗剂的干净不脱毛布或纸进行擦拭，直至将被检面上多余的渗透剂全部擦净。但应注意，不得往复擦拭，不得用清洗剂直接在被检面上冲洗。

4.2.10喷涂显像剂时，喷嘴距被检面300mm～400mm，喷涂方向与被检面夹角为30°～40°，显像时间一般不应少于10min。

4.2.11每个检件在渗透剂施加过程中、显像后应各留下影像资料（含缺陷显示），包括检件编号等。

4.2.12渗透检测完毕后应进行后清洗。

4.3射线检测

4.3.1射线检测执行NB/T47013.2-2015，检测技术采用AB级。

4.3.2采用Ir-192γ射线源进行射线检测，胶片采用AGFA-C4,增感屏采用0.1 mm铅箔增感屏。

4.3.3 根据现场安装情况采用源置于中心周向曝光和双壁单影透照方式。

4.3.4像质计放置在胶片侧，在像质计上适当位置放置铅字“F”作为标记，“F”标记的影像应与像质计的标记同时出现在底片上，且应在检测报告中注明。

4.3.5 根据γ射线源曝光曲线确定曝光参数，底片黑度控制在2.5～3.5（标准要求2.0～4.5【2】）。

4.3.6底片评定范围内不应存在干扰缺陷影像识别的水迹、划痕、斑纹等伪缺陷影像。

5.检测过程中问题解决

在施工焊接过程中由于双相不锈钢大口径材料采购到货时间推迟，但施工节点不变，施工单位改变原有的施工计划安排，加快焊口焊接组对，缩短了预留给射线检测的时间和增加固定焊口检测的数量，原计划能进行采用放射源置于中心周向透照方式进行射线检测，现只能采用双壁单影透照方式。

5.1检测工作难点

因大口径材料到货时间推迟，施工单位施工计划安排改变，原计划预留1道固定焊口，现有Φ762×36mm规格的4道焊口和Φ813×38mm规格的4道焊口，共计8道焊口为固定焊口，只能采用双壁单影透照方式，按原编制的射线检测操作指导书这8道固定焊口检测时间大约需要24天检测完成，施工节点不能按时完成。

5.2采取措施优化检测工艺参数

5.2.1与加氢裂化装置人员协商延长射线作业时间。

5.2.2优化射线检测操作指导书中射线检测透照次数和胶片参数。原编制的每道固定焊口射线检测透照次数6次，优化为透照4次。具体为：管径813mm×厚度38mm（实际厚度为42mm）规格的管件，透照焦距为820mm,透照厚度为84mm，经优化射线检测工艺后，透照四次（每晚上透照两次），底片12张，透照一次曝光时间为5小时，第二次透照需准备时间30分钟，检测完成1道焊口正常状态下需要两天；管径762mm×厚度36mm（实际厚度为40mm）规格的管件，透照焦距为770mm,透照厚度为80mm，经优化射线检测工艺后，透照四次（每晚上透照两次），底片12张，透照一次曝光时间为4.5小时，第二次透照需准备时间30分钟，检测完成1道焊口正常状态下需要两天。胶片原选用AGFA-C4优化选用AGFA-C5胶片，同属于C4类胶片；优化透照次数和胶片参数均符合NB/T47013.2-2015标准要求。

5.2.3每次透照，贴双片避免因伪缺陷影像进行补片，优化射线底片暗室处理方式，保证底片黑度控制在2.5～3.5（标准要求2.0～4.5）。

通过上述优化8道固定焊口检测时间大约需要12天内检测完成，施工节点按时完成。

6.结论

此次双相不锈钢管件更换是加氢裂化装置施工计划控制的重要节点，通过每道焊接工序的控制，采用了多种检测检验方法进行检测检验，做到了焊接一次合格率100%，检测合格率100%。通过优化射线检测工艺参数，保证了施工节点按时完成。

参考文献

【1】美国雪佛龙有限公司的《双相不锈钢材质及施工要求》CPM-SU-5011-F版

【2】《承压设备无损检测》NB/T47013-2015