趙世強(qiáng)，張金陽，李飛杰

（西安特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院，陜西西安 710065）

0 引言

LNG 子母罐因具有建設(shè)周期短、設(shè)施造價(jià)低等特點(diǎn)，已成為許多管輸天然氣的補(bǔ)充氣源或城市調(diào)峰、應(yīng)急氣源。LNG 子母罐開罐檢驗(yàn)需要搭設(shè)腳手架扒出夾層珠光砂，檢驗(yàn)準(zhǔn)備階段、檢驗(yàn)及設(shè)備恢復(fù)階段周期長、費(fèi)用高。

1 LNG 子母罐定期檢驗(yàn)

某公司在用的2 臺子母罐各由7 個(gè)子罐和1 個(gè)母罐組成，見圖1、圖2。子罐：設(shè)計(jì)壓力0.55 MPa，設(shè)計(jì)溫度-196 ℃，內(nèi)徑3800 mm，主體材料0Cr18Ni9，容積263.3 m3，類別屬于第Ⅲ類壓力容器，2008 年8 月建造。子罐間連接管道和母罐在現(xiàn)場組焊，建成后于2008 年12 月投入使用。2019 年5 月發(fā)現(xiàn)B 罐夾層中可燃?xì)怏w含量不斷增加，于2019 年9 月扒出夾層珠光砂開罐進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)。

圖1 子母罐結(jié)構(gòu)示意

圖2 子罐罐頂布局

2 檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題

2.1 泄漏

B 罐頂部氣相管接壓力變送器出母罐部位（保溫管內(nèi)）經(jīng)泄漏性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有泄漏點(diǎn)。

2.2 連接管道管件壁厚異常

（1）A 罐頂連接管道變徑（Ф108/Ф89）×5 mm 測厚異常，最小壁厚2.47 mm。

（2）A 罐底進(jìn)液總管Ф159×5（6）mm彎頭（第1、第2 個(gè)）壁厚異常，最小壁厚分別為3.60 mm、3.70 mm；B 罐罐底進(jìn)液總管Ф159×5（6）mm 彎頭（第1、第2 個(gè)）壁厚異常，最小壁厚分別為3.56 mm、3.81 mm。

（3）B 罐底部進(jìn)液總管（（Ф219/Ф219）×5（6）mm）兩個(gè)三通管件減薄異常，最小壁厚3.64 mm、3.37 mm。

2.3 連接管道焊縫缺陷超標(biāo)

連接管道焊縫經(jīng)100%RT 檢測,有18 個(gè)焊口（32 張片子）存在未焊透、未熔合超標(biāo)缺陷。

2.4 深孔、裂紋

（1）A 罐進(jìn)液總管環(huán)焊縫DJY-34 下側(cè)焊縫熱影響區(qū)小孔Ф2 mm，深約1.5 mm。

（2）A 罐8#子罐環(huán)焊縫B1-1（B2），距離縱焊縫（逆）550 mm 處，凹槽內(nèi)表面裂紋長4 mm。

（3）A 罐進(jìn)液總管DJY-27 焊縫表面裂紋長約4 mm。

（4）B 罐3#子罐環(huán)焊縫B1-12（B13）距離縱焊縫（順）2760 mm 處表面裂紋長4～5 mm（圖3）。

圖3 子罐環(huán)焊縫表面裂紋

（5）B 罐BOG 管-8#焊縫下側(cè)熱影響區(qū)表面裂紋長2～3 mm（圖4）。

圖4 BOG 管表面裂紋

（6）B 罐泵后回流管環(huán)焊縫LNG-BH10，環(huán)焊縫下側(cè)母材表面裂紋長40 mm（圖5）。

圖5 泵后回流管母材表面裂紋

3 缺陷分析及處理

3.1 泄漏

氣相管接壓力變送器出母罐部位泄漏點(diǎn)為針孔，屬制造缺陷，當(dāng)時(shí)泄漏試驗(yàn)未檢出，經(jīng)長期使用顯露出來。此缺陷消除補(bǔ)焊后經(jīng)氣密試驗(yàn)合格。

3.2 連接管道管件壁厚異常

查運(yùn)行記錄，管道內(nèi)外側(cè)介質(zhì)均無腐蝕性特性，可以排除腐蝕減薄可能性；管內(nèi)介質(zhì)流速很小，可以排除沖刷減薄可能性。與使用單位、安裝單位負(fù)責(zé)人溝通后，判斷為安裝時(shí)質(zhì)量把控不嚴(yán)，對外購管件進(jìn)廠未進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)檢，管件安裝時(shí)已存在壁薄問題。為確保設(shè)備安全運(yùn)行，更換全部壁厚異常管件。

3.3 連接管道焊縫缺陷超標(biāo)

兩臺子母罐在安裝組焊時(shí)，連接管道進(jìn)行了100%RT、100%PT 檢測，檢測單位和監(jiān)理單位相關(guān)人員把關(guān)不嚴(yán)，未進(jìn)行安裝監(jiān)檢，連接管道焊縫超標(biāo)屬安裝組焊時(shí)產(chǎn)生的缺陷，未發(fā)現(xiàn)新生缺陷。焊縫缺陷（未焊透、未熔合）超標(biāo)嚴(yán)重的18 個(gè)焊口返修處理。

3.4 深孔、裂紋

深孔屬制造缺陷，打麿消除后補(bǔ)焊處理，PT 合格。裂紋（B罐泵后回流管母材表面裂紋除外）打麿1～2 mm 即可消除，此類裂紋一是屬于制造過程產(chǎn)生的缺陷，PT 檢測時(shí)未發(fā)現(xiàn)；二是焊接時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行后應(yīng)力釋放產(chǎn)生。

3.5 B 罐泵后回流管母材表面裂紋

打麿約2 mm 后裂紋未消除，且開口變大（圖6），此段管道更換處理。

圖6 泵后回流管母材表面裂紋

管道規(guī)格Ф89×4 mm，材料：0Cr18Ni9（GB/T 14976—2002），對更換的管段委托西安摩爾石油工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)及微觀檢測。

3.5.1 理化性能分析

（1）化學(xué)成分。取樣，采用直讀光譜儀對其化學(xué)成分進(jìn)行分析。由結(jié)果可知，該不銹鋼管的P 含量（0.039%）高于GB/T 14976—2002 要求（≤0.035%）上限0.004%，依據(jù)GB/T 222—2006，鋼的化學(xué)成分允許偏差，不銹鋼成品化學(xué)成分允許上偏差為0.005，因此，該不銹鋼管的P 含量合格；該不銹鋼管的C、Si、Mn、S、Cr、Ni 等元素含量均滿足要求。

（2）力學(xué)性能。取樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，采用縱向板狀拉伸試樣，標(biāo)距內(nèi)直徑為20 mm，試驗(yàn)溫度為室溫，由試驗(yàn)結(jié)果可知，該不銹鋼管的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率均滿足GB/T 14976—2002 要求。

（3）金相組織。在不銹鋼的母材和焊縫區(qū)域取樣，金相顯微鏡下觀察其金相組織，母材組織為奧氏體，焊縫組織為柱狀晶（圖7、圖8）。管道所用材料符合設(shè)計(jì)要求，未發(fā)生材料用錯(cuò)。

圖7 不銹鋼母材金相組織

圖8 焊縫組織

3.5.2 微觀分析

（1）裂紋金相分析。裂紋間隙存在氧化產(chǎn)物，形貌見圖9、圖10。

圖9 裂紋間隙氧化物（1）

圖10 裂紋間隙氧化物（2）

對上述試樣金相浸蝕后，發(fā)現(xiàn)裂紋兩側(cè)存在沿晶微裂紋。不銹鋼管外壁也存在沿晶微裂紋（圖11、圖12）。

圖11 裂紋兩側(cè)的沿晶微裂紋

圖12 金相浸蝕后外壁微裂紋形貌

（2）能譜分析。對裂紋間隙的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析，分析位置見圖13，分析結(jié)果見表1。由結(jié)果可知，裂紋表面腐蝕產(chǎn)物中Fe 和O 含量較高，推測為Fe 的氧化物。

表1 裂紋間隙能譜分析結(jié)果

圖13 裂紋間隙能譜分析位置

通過以上分析可知：宏觀分析裂紋間隙存在氧化產(chǎn)物，裂紋兩側(cè)存在沿晶微裂紋；微觀分析表明，裂紋表面均為熔融的晶粒狀，且覆蓋有腐蝕產(chǎn)物；能譜分析表明，裂紋表面和裂紋間隙腐蝕產(chǎn)物的Fe 和O 含量較高，推測為Fe 的氧化物，而使用環(huán)境無產(chǎn)生Fe 的氧化物的條件，因此判定該不銹鋼管裂紋屬于折疊裂紋，可能是在熱軋時(shí)形成，出廠時(shí)未檢出，使用過程中裂紋擴(kuò)展至外表面，檢驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)。

4 結(jié)束語

LNG 子母罐常規(guī)檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題：泄漏、子罐焊縫表面裂紋、連接管道管件減薄異常、連接管道深孔缺陷、連接管道射線檢測缺陷超標(biāo)及連接管道母材表面裂紋等，對這些缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入分析并提出整改建議，以消除設(shè)備安全隱患。