关于超低碳不锈钢管道组成件碳元素验证性检验探讨

关于超低碳不锈钢管道组成件碳元素验证性检验探讨

中石油独山子石化分公司工程质量监督站  新疆克拉玛依  833699
        石油化工行业建设中留下工程质量隐患而引发的质量安全事故屡禁不止。装置非正常停车、爆炸、着火的生产事故、甚至人员伤亡的施工安全或生产事故时有发生等问题，无疑给工程项目参建者敲响了警钟。本文从工程质量监督的角度，详细阐述了施工单位按施工规范要求对超低碳不锈钢管道组成件主要合金元素含量进行验证性检验后，会发生主要合金元素碳元素未做复验的现象和增加碳元素验证性检验的必要性。
        1石油化工建设中对超低碳不锈钢管道组成件碳元素进行光谱分析抽查复验的必要性
        超低碳不锈钢是指碳含量小于0.03%的奥氏体不锈钢或碳含量小于0.01%的铁素体不锈钢，具有很低的晶间腐蚀敏感性，碳含量是防晶间腐蚀的主要因素。因为室温时，奥氏体中能溶解的最大碳的质量分数为0.02%～0.03%，所以超低碳奥氏体不锈钢原则上就不会产生晶间腐蚀。随着国民经济的发展，全国的石油化工装置建设越来越多。超低碳不锈钢材料在高温、高压、低温、腐蚀、可燃性介质管道中使用越来越多，施工中超低碳不锈钢材料验证性检验数量逐年增加。2004年-2019年，石化行业内部通报的因为合金钢材质错用发生的装置爆炸着火事故至少6起以上。实践证明，在工程建设阶段，只有在工程现场对合金钢产品进行全面检查，才能有效消除因材质引起的质量隐患。
        2超低碳不锈钢管道组成件入厂验证性检验增加碳元素光谱分析抽查复验的经济性
        随着光谱检测技术的发展，光谱检测设备逐渐普及，其优点是灵敏、迅速。现在石油化工使用的光谱仪主要有直读光谱仪、便携式直读光谱仪、手持式光谱仪三种。按所需检验要求不同分为定性分析、定量分析、半定量分析。直读光谱仪、便携式直读光谱仪、手持式光谱仪是定量分析，可以在施工现场对超低碳不锈钢管道组成直接进行抽查复验。施工现场主要使用的是便携式直读光谱仪和手持式光谱仪。超低碳不锈钢管道组成件材质主要有：022Cr17Ni14Mo2、、316L、00Cr17Ni14Mo2Cu2、00Cr19Ni10、304L、00Cr25Ni22Mo2等。石油化工施工过程中超低碳不锈钢管道组成件在整个合金材料的占比较小，碳元素进行光谱分析抽查复验是完全可以做到的，检测成本是可控的。
        3 施工标准中超低碳不锈钢管道组成件验证性检验的范围
        炼油化工建设常用的验收规范对超低碳不锈钢管道组成件验证性检验范围的规定：
       GB50184-2011工业金属管道工程施工质量验收规范：对于不锈钢的管道组成件，应对材质进行抽样检验，并应做好标识。合金钢管道系统安装完毕后，应检查材质标记。检验方法：观察检查，必要时采用光谱分析或其他材质复查方法。
        GB50517-2010石化金属管道工程施工质量验收规范：含镍低温钢、含钼奥氏体不锈钢的管子、管件、法兰（盖）和阀门，应采用光谱分析或其他方法进行主要合金金属元素验证性检验。铬钼合金钢、含镍低温钢和含钼奥氏体不锈钢管道系统安装完毕后，应检查材质标识，发现无标识时应采用光谱分析核查材质。
       SH3501-2011石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范：含镍低温钢、含钼奥氏体不锈钢管道组成件应按本规范规定采用光谱分析或其他方法对主要合金元素含量进行验证性检验。管道系统安装完毕后应检查材质标志。铬钼合金钢、含镍低温钢、含钼奥氏体不锈钢发现无标志时应采用光谱分析核查。

        4 会发生超低碳不锈钢管道组成件不合格材料漏检现象的原因
        由于超低碳不锈钢与普通不锈钢难以分辨，GB 50184-2011工业金属管道工程施工质量验收规范、GB 50517-2010石化金属管道工程施工质量验收规范、SH3501-2011石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范中管道组成件抽查复验未明确复验碳元素。标准规范咨询的解释是：当对超低碳不锈钢材料合格证和实物标识有怀疑时可以对碳元素进行复验。实际施工过程中施工单位只是抽查复验主要合金金属元素，而316L和316或304L和304等不锈钢材料抽查复验主要合金金属元素时数据是重合的。例如：到货产品用0Cr18Ni9替代00Cr19Ni10不锈钢材料，按施工规范抽查复验主要合金金属元素时判定材料是合格的。当有碳含量不合格的超低碳不锈钢管道组成件不合格产品供货时，施工过程中会存在漏检的可能。
        5 建设单位在施工过程中提高合金钢材料验证性检验比例的经验
        由于施工过程中对超低碳不锈钢管道组成件只是抽查复验主要合金金属元素，不对碳元素进行复验，所以无碳含量不合格的超低碳不锈钢管道组成件不合格产品实例。但是独山子通过大项目和大检修加大了对合金钢材料的验证性检验比例，发现了上千件不合格产品。这说明管道组成件不合格产品是存在的，对超低碳不锈钢管道组成件增加碳元素的抽查复验是有必要性的。
        独山子石化公司1000万吨/年炼油及120万吨/年乙烯工程总投资300多亿。工艺管道材质种类繁多，大项目和大检修使用的光谱检测设备型号主要有：SPECTRO LAB M7、M11直读光谱仪，ARC-MET930、ARC-MET8000、SPECTRO Test3便携式直读光谱仪，尼通XLt898、XL2手持式光谱仪。建设单位独山子石化分公司工程指挥部质量管理中心根据以往的经验在独山子石化公司改扩建1000万吨炼油及新建120万吨乙烯工程的施工建设中，要求石化公司供应总库入库验证性检验和施工单位按施工标准对合金钢材质验证性检验完成后，质量管理中心委托第三方检测单位在线10%光谱检测。质量管理中心要求只要发现一件合金钢产品材质错用为碳钢，则对该厂家合金钢产品100%在线复验。第三方检测单位核查18310件发现321件合金钢材质产品厂家供货就错用为碳钢产品。除建设单位抽查发现确实用错材质的施工单位自觉实施了对中低合金钢产品100%光谱在线复查外，其他未抽查到的总包和施工单位，按照建设单位要求，全部实施了中低合金钢产品100%光谱在线复查，共查出上千件材质用错产品，确保了该项目的中低合金钢材质不用错。2011、2015年独山子石化公司大检修期间，炼油厂、乙烯厂老区、乙烯厂新区、热电厂共29个装置中低合金钢产品100%光谱检测，不合格160件。最终实施了合金钢100%在线光谱分析核查，最大限度消除了因合金钢材质错用可能导致重大生产安全事故，为装置的长周期运行提供了可靠的质量保障。
        6 超低碳不锈钢管道组成件碳元素规范化验证性检验的重要性
        实践证明，石油化工用合金钢管道组成件不合格产品时有发生。施工单位按施工规范要求对超低碳不锈钢管道组成件主要合金元素含量进行验证性检验后，当有碳含量不合格的超低碳不锈钢管道组成件供货时，施工过程中会存在漏检的现象。施工中对超低碳不锈钢管道组成件碳元素进行光谱分析抽查复验非常有必要，检测成本是可控的。当有不合格超低碳不锈钢管道组成件在运行的装置使用时，会有重大的安全

隐患。
        参考文献：
       [1]GB 50184-2011工业金属管道工程施工质量验收规范；
       [2]GB 50517-2010石化金属管道工程施工质量验收规范；
       [3]SH3501-2011石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范

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