P92高压无缝钢管端部缺陷分析
无缝钢管生产缺陷与预防
无缝钢管生产缺陷与预防1. 引言无缝钢管是一种重要的工业材料，广泛应用于石油、化工、电力、航空、航天等领域。
然而，在无缝钢管的生产过程中存在一些缺陷问题，例如内外壁裂缝、折叠、夹层等。
这些缺陷不仅会降低无缝钢管的质量、性能，还可能导致管道泄漏、事故等安全问题。
因此，如何预防无缝钢管的生产缺陷是非常重要的。
本文将首先介绍无缝钢管生产过程中常见的缺陷问题，然后讨论预防无缝钢管生产缺陷的方法与措施，旨在提高无缝钢管的质量和安全性。
2. 无缝钢管生产过程中常见的缺陷问题2.1 内外壁裂缝内外壁裂缝是无缝钢管生产过程中最常见的缺陷问题之一。
这种裂缝可能是由于原料质量不佳、加工过程中的应力超过了材料的承受范围等原因引起的。
内外壁裂缝会导致无缝钢管在使用过程中易发生断裂，从而造成事故。
2.2 折叠折叠缺陷是指无缝钢管的内外壁出现弯曲、折叠痕迹。
这种缺陷可能是由于轧制过程中的辊形有问题、轧机调整不当等原因引起的。
折叠会使无缝钢管的强度和密封性降低，增加管道泄露的风险。
2.3 夹层夹层是指无缝钢管内外壁之间出现分层或夹杂物。
这种缺陷可能是由于材料不纯、熔炼和浇铸过程中的夹杂物等原因引起的。
夹层会降低无缝钢管的强度和耐腐蚀性，导致管道泄漏和腐蚀。
3. 预防无缝钢管生产缺陷的方法与措施3.1 严格选材要预防无缝钢管生产缺陷，首先需要严格选材。
选择质量优良的原材料可以避免原料本身存在的缺陷问题，降低无缝钢管的生产缺陷风险。
同时，进行严格的材料检测和评估，确保原材料达到相关标准和要求。
3.2 完善加工工艺加工工艺是影响无缝钢管质量的关键因素之一。
应根据钢管的不同用途和要求，制定完善的加工工艺流程。
在轧制、冷拔和热处理等工艺中，要严格控制工艺参数，确保钢管的形状、尺寸和性能达到要求，避免产生裂缝、折叠和夹层等缺陷。
3.3 质量控制与检测质量控制与检测是预防无缝钢管生产缺陷的重要手段。
应建立健全的质量管理体系，从源头控制，严格遵守相关标准和规范。
P92焊接主要问题及对策
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图10 PWHT 时间对焊缝韧性的影响 (a)PWHT 条件对P91钢熔敷金属韧度的影响 (b)PWHT 条件对P91钢熔敷金属硬度的影响
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P92钢焊后热处理温度由于受焊缝金属AC1的限制，现推 荐的焊后热处理温度为760±10℃。热处理温度对P92钢 焊缝韧度影响很大。经试验研究在推荐的焊后热处理温度 范围之内热处理时可确保焊缝的冲击功＞41J的指标；热
采用远红外激光测量仪或测温笔对下一道开始前焊缝的温度进行测量。
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c. 预热温度 P92钢的焊接裂纹敏感性比传统的铁素体耐热钢来的低，图7中表示 P92钢斜Y型拘束裂纹试验结果的预热温度为100℃。但考虑施工中 的环境温度和拘束情况工程中的预热温度在试验结果的基础上再加 50℃，所以P92钢的预热温度以150℃为宜，可保证焊接时焊缝不出 现冷裂纹。过高的预热温度会影响t8/5的增大，导致焊缝韧度的下降。
焊接施工中对预热温度的测温方法与层间温度相同，同样存在着误导， 经现场对φ546×100mm的P92钢焊前预热温度的测量，坡口边缘 10mm处的热电偶连接的表记温度达150℃时，坡口根部处的实际温 度只有50℃，在这种情况下进行TIG打底焊，很容易产生根部裂纹， 焊接施工时必须引起高度的重视。
目前工程中大口径厚壁管的焊前预热均采用电阻加热，这种加热法造 成的管内外壁温差大，而且预热升温速度也慢，如改用电感应加热可 缩小内外壁温差容易提升坡口根部处的温度，预热升温速度也快，再 配以正确的测温法，预热温度完全可控，打底焊缝的裂纹问题不仅可 彻底解决，还有利于提高焊缝的韧度。
图7 P92钢斜Y型拘束裂纹 试验结果
无缝钢管常见缺陷分析及在线无损检测方法探讨
无缝钢管常见缺陷分析及在线无损检测方法探讨作者：张建平来源：《科教导刊·电子版》2018年第05期摘要随着中国制造的快速的发展，无缝钢管的产量也在持续增长，对发展国民经济所起的作用日益突出。
近几年，我国钢管行业陆续建成部分钢管机组，无缝钢管的质量问题日渐突出，且随着轧管生产技术的不断发展、进步，质量问题的表现形式与种类也出现了较大变化，因此，本文对无缝钢管常见缺陷、进行了详细分析，阐述了在线无损检测方法及其应用。
关键词无缝钢管缺陷产生原因在线无损检测方法探讨1无缝钢管常见缺陷概述1.1外表面缺陷（1）折叠缺陷无规律分布。
若连铸坯表面的局部有保护渣残存，则轧管的外表面会出现较深的折叠缺陷，且呈纵向分布，表面的部分位置还会出现“掉块”现象。
轧管的折叠深度约为0.5～1mm，分布的折叠方向为40€啊？0€啊#？）大折叠缺陷纵向分布。
连铸坯的表面出现裂纹缺陷与大折叠缺陷，且呈纵向分布。
无缝钢管表面大多数的折叠深度约为1～10mm。
（3）小裂纹缺陷。
对无缝钢管进行探伤时管体的外壁存在肉眼无法观察到的表面缺陷。
无缝钢管表面存在多处小折叠缺陷，最深深度约为0.15mm，无缝钢管的表面覆有一层氧化铁，在氧化铁的下面有脱碳层，深度约为0.2mm。
（4）直线型缺陷。
无缝钢管的外表面存在直线型缺陷，具体特点为深度较浅、开口较宽、可见底、宽度一定。
无缝钢管的横截面外壁可见深度1.2内表面缺陷（1）凸包缺陷。
宏观特征：无缝钢管的内壁有随机分布的纵向小凸包缺陷出现，这些小凸包缺陷的高度约为0.2mm～1mm。
微观特征：无缝钢管横截面的内壁凸包两侧的尾部、中间及四周存在链状黑灰色夹杂物。
该类黑灰色链状物含有铝酸钙及少量复合氧化物（氧化铁、氧化硅、氧化镁）。
（2）直道型缺陷。
宏观特征：无缝钢管出现直道型缺陷，深度与宽度一定，与划痕类似。
微观特征：无缝钢管横截面内壁的划痕呈深1～2cm的凹沟形状，凹沟边缘氧化脱碳现象未出现，凹沟四周组织有金属流变与变形挤压特征，凹沟底部通常会出现定径过程中由于定径挤压而出现的微裂纹。
火电机组P92钢焊接缺陷分析与焊接过程管理
火电机组P92钢焊接缺陷分析与焊接过程管理摘要：P92新型马氏体耐热钢的焊接性能较差，对焊接工艺及焊缝检验要求较为严格，合理的焊接过程管理可有效减少焊接缺陷的产生。
本文结合某1000MW火电机组的P92材质的主汽、热段管道在安装过程中所产生的焊接缺陷与焊接管理问题，阐述了焊接缺陷的产生原因并对现场焊接施工管理情况进行分析。
关键词：P92钢；焊接；焊接缺陷；焊接管理；火电前言：近几年关于P92钢焊接性研究一直是焊接专业研究的热点之一，研究方向主要是探讨各种焊接方法及工艺对焊接接头使用性能的影响[1]，对安装焊接接头的缺陷产生原因及焊接过程管理分析研究较少。
P92是在P91材料基础上经过以下的改良而发展起来的:在P91钢的基础上加1. 5%-2.0%的W，降低了Mo含量以调整铁素体一奥氏体元素之间的平衡[2]。
另外加入了少量的B,通过W的固溶强化及Nb、V等碳氮化物的弥散强化来提高钢材的持久强度。
P92钢的合金含量在10%以上，淬硬倾向较大，焊接时液态熔池金属较为粘稠，焊接过程中容易产生夹渣、裂纹等缺陷。
在对某1000MW火电机组材质为P92钢的主汽、热段焊缝检验过程中发现多道焊缝不合格。
本文结合现场实际焊缝解剖，对缺陷产生原因及焊接过程管理进行分析，探讨提高P92钢焊接合格率的措施。
1 P92钢焊接工艺及热处理工艺1.1 P92钢焊接材料与工艺对于本工程的主汽、热段均采用P92钢管道。
P92钢焊接要求较为严格，对于每道焊缝在对口前均要进行坡口清理和100％的表面渗透检验，经检验合格方可进行下一道工序。
对于P92钢制主汽、热段管道的现场安装焊接，通常采用钨极氩弧焊（GTAW）和焊条电弧焊（SMAW）。
本工程的主汽、热段焊材均采用伯乐一蒂森公司生产的规格分别2.4mm×1000mm的THERMANIT MTS616焊丝和2.5mm×300mm、3.2 mm×350mm的THERMANIT MTS616焊条。
无缝钢管常见缺陷(欠)分析预防及处置
定径孔型设计不合理， 控制定径温度， 定径温度过高或过低 合理设计孔型尺寸 定径机架位置安装不 正确、 成品孔型磨损严 重、 轧制中心线偏移严 重。锯切时，夹紧装置 夹紧力不合理。 矫直辊 压下量或角度调整不 当。 调整安装位置，合理设置 成品孔型轧制量，调整夹 紧装置夹紧力、矫直辊压 下量或角度
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无缝钢管常见缺陷（欠）分析、预防及处置 （注：部分资料来自网络）
1， 表面常见缺陷（欠）分析、预防及处置 序 号 1 名称 凹坑 （dent） 原因分析 机械碰撞所引起的表 面轮廓的局部变形， 不 伴随有金属的材料的 损失 预防措施 应避免钢管（特别是在热 的状态下的）碰撞 处置方法 不超过相关标准要求是可以接受的， 同 时应注意冷状态下的碰撞引起的硬度 超差。超标时切除或判废 参考照片
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内直道 （ plug scores）
产生在无缝钢管内部 的细长型的凹槽， 通常 是粘着在精轧用芯棒 上的金属硬碎块引起 的
及时检查芯棒表面质量
钢管内表面允许存在深度不超过壁厚 ５％（最大为0.4mm）的内直道；对深 度超标的内直道，应修磨或切除
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辊 痕 （ rool mark）
由于轧辊调整不当或 轧辊表面有损坏所引 起的钢管表面缺欠
合理设计调质钢种、淬火 液，避免局部冷却
切除或判废
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拉凹（ stretch mill indentation）
连轧时张应力过大引 温度均匀、调整张应力 起，严重时形成拉裂、 空洞
拉凹处的实测壁厚， 不得小于壁厚所允 许的最小值；否则，应切除或判废
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孔洞（与拉凹 相同）
2， 几何尺寸常见缺陷（欠）分析、预防及处置 序 号 1 2 名称 外径超差 椭圆度超差 原因分析 预防措施 处置方法 超上限时，重新定径； 超下限时，扩径，或改交合同 二次定径、管端定径或切除管端。 参考照片
无缝钢管常见缺陷分析预防及处置
无缝钢管常见缺陷分析预防及处置无缝钢管是一种常用的管道材料，应用广泛于石油、天然气、化工、机械等行业。
在无缝钢管的生产过程中，可能会存在一些常见的缺陷，如裂纹、气孔、夹杂物等。
本文将对这些常见的缺陷进行分析，并提出相应的预防和处置方法。
首先，裂纹是无缝钢管常见的缺陷之一、裂纹的形成可能是由于材料内部的应力超过了其强度极限，或者在加工过程中出现异常。
为了预防裂纹的产生，在生产过程中应严格控制加工温度和冷却速率，以减少应力的产生。
同时，加工过程中应合理选择合金元素的含量和轧制工艺，以提高材料的抗裂性能。
如果发现裂纹，应及时采取措施进行处置，如对裂纹进行修补或剪切。
其次，气孔也是无缝钢管常见的缺陷之一、气孔的形成可能是由于材料中存在气体或金属元素的挥发物，或者在加工过程中入侵了大量的空气。
为了预防气孔的产生，在生产过程中应严格控制材料的熔化温度和气氛的成分，以减少气体的生成。
同时，在加工过程中应加强防护措施，减少空气的侵入。
如果发现气孔，应进行补焊或采用其他方法进行修补。
夹杂物是无缝钢管常见的另一种缺陷。
夹杂物的形成可能是由于材料中存在不溶性的杂质，或者在加工过程中混入了一些外来物质。
为了预防夹杂物的产生，在生产过程中应严格控制原材料的质量，减少杂质的含量。
同时，在加工过程中应严格执行清洁规范，防止外来物质的混入。
如果发现夹杂物，应进行热处理或采用其他方法进行去除。
总结起来，无缝钢管常见的缺陷包括裂纹、气孔和夹杂物。
为了预防这些缺陷的产生，在生产过程中应控制加工温度和冷却速率，合理选择合金元素的含量和轧制工艺，严格控制材料的熔化温度和气氛的成分，加强防护措施，并严格执行清洁规范。
如果发现这些缺陷，应及时采取适当的措施进行修补或去除，以保证无缝钢管的质量和使用效果。
P91P92 钢管道工厂化预制焊接接头的无损检验与缺陷防治
P91/P92 钢现在国内常用的焊接方法有钨 层、多层多道焊技术来焊接。由于这类钢是高 Cr 极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）、埋弧焊 合金所以管道焊接根层应采取内壁充氩等防氧 （SAW）。这三种焊接方法虽然不同，但是一般均 化措施，其它主要控制点的参数如下： 遵循控制热输入的原则，即应用小线能量、薄焊
P92 钢焊接接头表面线性缺陷
焊
缝 表 面 裂 纹
焊 缝 表 面 裂
纹
图 13 P92 钢焊缝表面裂纹（手工焊）
图 14 P92 钢焊缝表面裂纹（自动焊）
对于在检验中发现的微小缺陷，要逐一进行鉴
5 P91/P92 钢无损检测的特点
5.1 无损检验方法选择原则 根据以上 P91、P92 钢焊接中缺陷产生的特
曾经发生过，某新建 300MW 机组，其规格为 ID273mm×31mm/SA335P91 材料的主蒸汽管道焊 接接头，在制造厂进行超声波检测时，最终检验 是在热处理后 12 小时内完成的，未发现超标缺 陷，但后来由于在另一机组的同种材料钢管的焊 缝中发现了缺陷， 组织对此机组的主汽管道焊 缝进行了 100%超声波复查，发现在一部分焊接接 头中，原反射波未超标的缺陷，其反射波高有了 较大提高并超过了判废线；同时，在出厂检验未 发现缺陷反射波的部位也发现了大量缺陷反射 波存在。经过对缺陷的解剖分析，证实所发现的 缺陷为裂纹。以上情况，我公司在 P92 钢焊缝的 超声波检测中也有发现，可见，P91/P92 钢材焊 缝最终无损检测工作，应安排在热处理 24 小时 以后进行。
P91 钢焊接接头微小夹渣缺陷
气孔
夹渣 5mm
夹渣 4mm
图 1 P91 钢焊缝气孔缺陷 P91 钢焊接接头未熔合缺陷
图 2 P91 钢焊缝夹渣缺陷（手工焊） 图 3 P91 钢焊缝夹渣缺陷（自动焊）
P92大口焊接缺陷数控制
P92大口焊接缺陷数控制在工业生产中，大口焊接是一种常见的焊接工艺，通常被用于连接大型构件或厚壁焊接。
由于焊接工艺复杂，操作要求高，大口焊接存在着诸多缺陷，例如焊接接头未熔透、气孔、裂纹等问题，严重影响了焊接质量和可靠性。
对大口焊接缺陷的控制显得尤为重要。
P92钢是一种用于高温高压工作环境的特种钢材，其焊接质量和可靠性要求更为严格。
控制P92大口焊接缺陷尤为关键。
本文将围绕P92大口焊接缺陷数控制展开讨论，结合当前的研究成果和发展趋势，提出一些有效的方法与措施。
一、 P92大口焊接缺陷类型及影响P92大口焊接缺陷主要包括焊接接头未熔透、气孔、裂纹等。
焊接接头未熔透会导致焊接连接处强度降低，甚至出现脱焊现象；气孔会造成焊接连接处脆性断裂，影响结构的整体性能；而裂纹则会使焊接接头出现严重的结构性能问题，甚至导致工件报废。
这些大口焊接缺陷不仅会降低P92钢的焊接质量和可靠性，还可能对整个工程项目的安全性产生严重影响。
控制P92大口焊接缺陷，提高焊接质量，是当前P92大口焊接工艺研究亟需解决的问题。
1. 优化焊接工艺优化焊接工艺是控制P92大口焊接缺陷的首要步骤。
通过合理选取焊接材料、焊接设备和焊接参数，优化焊接热循环，控制焊接温度梯度，减小焊接残余应力，降低焊接变形，可有效减少焊接接头未熔透、气孔和裂纹等缺陷的产生。
2. 采用预热和后热处理工艺对P92大口焊接进行预热可以提高焊接接头的热输入量，减缓焊接过程中的温度梯度，有利于焊接接头的熔深和熔透。
而后热处理工艺则可以有效消除焊接接头中的残余应力和组织不均匀性，提高焊接接头的力学性能和耐蚀性能，减少裂纹和脱焊的产生。
3. 引入非破坏检测技术采用超声波检测、X射线检测、磁粉探伤等非破坏检测技术，可以及时发现大口焊接件中的隐蔽缺陷，对焊接接头进行全面无损检测，及时发现问题并采取措施，保证焊接接头质量。
4. 加强人员培训和质量管理完善P92大口焊接员工的技能培训，提高其对焊接工艺和焊接设备的操作技能和安全意识，遵守焊接安全规范，减少由于操作不规范而引起的焊接缺陷。
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P92高压无缝钢管端部缺陷分析
目前P92材质高压无缝钢管广泛应用于国内超超临界火电机组的主蒸汽管道及再热蒸汽管道，该类管道均为大口径厚壁无缝钢管经钢锭穿孔挤压成型，经磨削或机加工精整内外表面并进行超声波探伤合格后方可使其安全稳定运行。
但由于在锻造过程中P92钢管通常存在大量端部缺陷，如果不能及时发现并去除，将会给现场安装带来麻烦，甚至会给电厂安全稳定运行带来隐患。
标签：超超临界；P92高压无缝钢管；端部缺陷
1 引言
P92钢是在P91钢基础上开发出来的，因此其成分是以9Cr-1Mo为基础进行调整的，其化学成分（%）为C0.07～0.13，Mn0.3～0.6，P0.020，S0.010，Si0.50，Cr8.5～9.5，W1.50～2.00，Mo0.30～0.60，V0.15～0.25，Nb0.04～0.09，N0.03～0.07，B0.001～0.006，Al0.040，Ni0.40。
2 P92钢管端部缺陷分析
2.1 P92钢管端部缺陷产生原因
2.1.1 P92材质高压无缝钢管经钢锭穿孔后热挤压成型，用制管的钢锭芯部可能存在疏松，经垂直穿孔挤压成型时，此芯部疏松物粘附在管子的端部（后挤压成型的一端）在钢管内壁经过磨削或机加工达到尺寸要求后仍不能彻底清除上述缺陷。
2.1.2 钢锭内部存在气孔、夹渣类缺陷，穿孔后未能完全去除，在热挤压过程中将钢锭内部该类缺陷纵向拉长在端部形成的片状缺陷。
2.2 P92钢管端部缺陷的类型
端部缺陷分为开口于表面和不开口于表面两大类。
开口缺陷通常定义为端部重皮缺陷，不开口类缺陷通常定义为端部夹层缺陷。
2.3 P92钢管端部缺陷的特点
该类缺陷均位于管子端头部位（绝大多数集中在后挤压成型一端），轴向长度约为30mm，夹层缺陷从端面目视不可见，不开口于内壁表面，部分不开口缺陷会在钢管进行端面机加工或受外力情况下，转变为开口缺陷。
多数存在于靠近内表面0-3mm深度范围内。
如果钢管端部存缺陷，在坡口焊接时，会出现一侧易烧穿，出现翻边，根部无法融合等现象
2.4 P92钢管端部缺陷检测方法
P92大口径厚壁无缝钢管在经钢锭穿孔热挤压成型后，形成毛坯管。
经过端部切割、内外壁加工等工序后，通过目视外观检查、端面渗透探伤以及超声波检测以确保钢管满足要求。
由于端部重皮缺陷开口于表面，通常通过目视检查及超声波探伤基本可以全部发现并去除。
但端部夹层缺陷存在一定的隐蔽性，由于存在的位置及不开口于表面，通过外观目视检查无法发现该类缺陷，且通过渗透探伤及超声波探伤也很难发现。
在这里重点讨论端部夹层缺陷难于检测的原因及解决办法。
2.4.1 超声波检测无法发现端部夹层缺陷的原因
由于P92钢管端部夹层缺陷基本与钢管表面平行，因此在实际探伤时以纵波探伤为主，还增加使用横波定位旋转扫查作为一种补充。
（1）超声波的传播具有良好的指向性，这是利用超声波对工件进行检测的基本理论。
衡量指向性的指标为半扩散角的大小，超声波的能量主要集中在半扩散角？覫以内，半扩散角限制了超声波的传播范围，只有当缺陷位于半扩散角以内的主声束时，才容易被发现。
因此对于钢管探伤来说，图中阴影部分区域内的缺陷是纵波探伤无法发现的。
对于圆形晶片探头：半扩散角=arc Sin1.22·λ/OS对于方形晶片探头：半扩散角=arc Sinλ/OS
其中OS-晶片直径；λ-波长。
如使用直径为16mm，频率为2.5MHz圆形晶片探头，对壁厚为100mm的管子做纵波探伤时，其半扩散角约为10.3°，图中X=tg10.3°≈18.2mm。
尽管该区域在钢管制作坡口是基本去除，但仍然有一部分没有去除的部分，依然不能保证该区域内的缺陷被检测出。
（2）侧壁干扰的影响
纵波探伤时，探头若靠近侧壁，经侧壁反射的纵波或变形横波与主声束的纵波相遇产生干涉现象，对探伤产生不利影响。
因此对于靠近侧壁的缺陷，探头靠近缺陷正对探伤时，缺陷回波低，探头远离侧壁探伤时缺陷回波高，这个最佳探头位置总是远离缺陷。
这说明由于侧壁干扰的影响，改变了探头的指向性，缺陷的最高回波不在生束轴线上，这不仅影响了缺陷的定量而且影响了缺陷的定位。
（3）端角反射的影响
超声波在两个平面构成的直角内会产生端角反射，在端角反射中，超声波经历了两次反射，如果不考虑变形横波，二次反射波与入社波互相平行，且α+β=90°。
回波声压与入射波声压之比，称为端角反射率。
纵波探伤时，端角反射率很低，但在实际探伤中由于入射波与反射波在边界相互干涉而抵消，因此这时探伤灵敏度很低，可能造成缺陷的漏检。
（4）缺陷的影响
缺陷的影响因素有：缺陷形状的影响，缺陷大小的影响，缺陷方向的影响，缺陷位置的影响，缺陷性质的影响等。
其中最典型的是缺陷较小而且距离钢管内表面较近时，很难通过超声波检测检查出。
3 结束语
P92材质大口径厚壁无缝钢管端部夹层缺陷较多，而且极易造成漏检。
通过加工统计发现，端部夹层缺陷漏检率约在1‰～2‰左右。
为进一步降低漏检率，建议采用如下方法：
3.1 保证P92毛坯管端部切割长度，尤其是后挤压成型一端切割长度应不小于600mm。
3.2 在P92钢管坡口加工后，对整个坡口面进行渗透探伤。
参考文献
[1]杨富，章应霖，任永宁，李为民.新型耐热钢焊接[M].中国电力出版社：2006.
[2]李克明，刘德容，张永志，孟传亨.超声波探伤[M].中国电力出版社：1980.
作者简介：滕尧（1981-），男，吉林长春人，助理工程师，本科，从事电站用大口径厚壁无缝钢管的设计、加工、检测工作。