奥氏体不锈钢管件固熔快速验证

李宁鸽

中石化中原油建工程有限公司，河南濮阳 457001

0 引言

根据国家有关标准规范，不锈钢管件出厂前必须进行固熔热处理，以细化晶粒组织，增加管件的耐腐蚀和耐低温能力，但是部分生产厂家为追求利润，降低成本，在不锈钢管件出厂前未进行固熔或未严格按工艺要求进行固熔处理就直接出厂。不合格的不锈钢管件在石油化工项目中应用后，通常会在低温状态下开裂，发生漏油、跑油等恶性生产事故，导致油气加工装置、处理厂或集输站停产维修，造成严重的安全隐患和巨大的经济损失。

由于正常生产的管件，在固熔处理后还需要进行酸洗钝化，因此进行了固熔处理和未固熔处理的管件在外观上是基本一致的。传统的不锈钢管件检验方式为金相检验，但是在施工现场，金相检验的成本高、时间长，不利于在现场全面实行。为此，笔者对不锈钢管件的金相组织、制造过程进行了研究，最终选择了采用硬度检测的方式进行辨识，既保证了质量，又有效地降低了检测成本。

1 参数确定

根据SH/T 3408-2012和GB/T 12459-2005的规定，奥氏体不锈钢出厂检验的硬度要求为：布氏硬度HB≤190为合格，但是由于布氏硬度仪体积较大，操作复杂，现场应用困难，一般情况下，现场硬度检测采用里氏硬度仪（对应的是里氏硬度HL）。我们在现场应用的是HLN-200型里氏硬度仪。查阅GB/T 17394-1998中的附录B，布氏硬度190相当于采用C型冲击时的里氏硬度HLC523，当采用垂直向下检验时，HL=HLC，因此检验硬度值HL≤523为合格。

1.1 材料检验

在实际应用过程中，由于奥氏体不锈钢的种类较多，硬度值各有不同，管件实际检测值很容易满足要求。以0Cr18Ni9为例，对固熔热处理不合格的管件进行了抽查，结果见表1。

表1 不合格管件里氏硬度检测

如果根据标准要求的硬度检测值验收，上述管件的硬度是合格的，而实际上在现场应用过程中，这批管件在低温状态下普遍开裂，而经化学成分分析，其化学成分合格。因此仅仅按标准要求的硬度进行检验、验收不能完全满足使用要求。随后又选择了一批合格的管件进行了硬度检测，结果见表2。

表2 合格管件里氏硬度检测

将表2与表1进行对比可以看出，合格管件的测量离散性远远小于不合格管件，说明其均匀性要更好。同时为了更好地进行比对，我们对经使用合格的、不同厂家的部分不锈钢管材进行了抽查测量，具体值见表3。

表3 不锈钢管材里氏硬度检测

从表3中可以看出，个别数据的离散性偏大。分析原因，因为管道的长度较大，每根管道在抽查时按组织和合金元素均匀分布考虑，因此个别数据离散性偏大，但其硬度值还是与固熔处理的管件比较接近，远远小于未固熔的管件。

1.2 检验数据建模

材料检验完毕，整理统计数据，判断数据分布的集中或离散状况，按正态分布进行建模。

1.2.1 不合格管件数据分析

（1）经计算，里氏硬度检测平均值为411.9。

（2）经计算，不合格管件检测数据方差为18.65。

1.2.2 合格管件数据分析

（1）经计算，里氏硬度检测平均值为359.9。

（2）经计算，合格管件检测数据方差为6.57。

1.3 检验分析与结论

根据正态分布的原理，在样本容量相同的情况下，方差越大，说明数据的波动越大，越不稳定。通过以上计算并结合绘图分析，得出合格管件的数据方差小，而不合格管件的情况与之相反。

在95%置信度的情况下，不合格管件的里氏硬度范围为370～450，合格管件的里氏硬度范围为340～380。双方略有重叠，但考虑到实际上正态分布曲线只能近似模拟现场实际情况，极端情况不会发生，同时考虑到要确保质量，故最终确定了合格与不合格的里氏硬度临界值为370，即里氏硬度平均值超过370的为不合格管件，如有异议可进行进一步的检测。

2 应用效果

确定里氏硬度合格范围后，对工程所用的不锈钢管件按里氏硬度进行验收，采用里氏硬度检测方法进行固熔验证。工程项目在投产使用后，没有再发生因不锈钢管件低温状态下开裂而导致停产维修的恶性事故。

3 结束语

随着市场经济的发展，假冒伪劣产品也逐步增多，材料检测检验手段必须与时俱进，在生产实践中不断摸索创新、推陈出新。一方面加强检查验收环节，全力杜绝不合格材料流入施工现场；另一方面建立自我约束机制，建立不合格材料生产厂家黑名单，严禁其再次供料，使不合格材料没有销售市场，从根本上保证工程质量。