一臺(tái)液化石油氣球罐裂紋的原因分析及處理
一臺(tái)液化石油氣球罐裂紋的原因分析及處理
2009年5月,筆者所在研究院在對省內(nèi)某單位2000m3液化石油氣球罐進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)該球罐存在裂紋缺陷多處,已不能正常安全使用。
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一、設(shè)備基本參數(shù)
設(shè)計(jì)壓力為1.77MPa,設(shè)計(jì)溫度為50℃,介質(zhì)為液化石油氣,直徑為15700mm,材質(zhì)為16MnR,設(shè)計(jì)厚度48mm。投入運(yùn)行1年零5個(gè)月,使用參數(shù):工作壓力為0.8MPa,使用溫度≤50℃,使用介質(zhì)為液化石油氣。
二、缺陷基本情況
在射線檢測抽查中發(fā)現(xiàn)裂紋4處,長度分別為30mm(1)、10 mm(2)、17mm(3)、17mm(4),位置分別在赤道焊縫T形接頭部位和下溫帶焊縫的T形接頭部位(圖
1)。
后根據(jù)《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》對該球罐進(jìn)行100%超聲波檢測,對超聲波檢測發(fā)現(xiàn)缺陷的部位進(jìn)行射線檢測復(fù)查,共計(jì)發(fā)現(xiàn)裂紋4處,條形缺陷3處(Ⅲ、Ⅳ級(jí)片)。其中裂紋缺陷在焊縫中的與圖2基本相似。分別出現(xiàn)在上、下極板Y形接頭部位和上溫帶焊縫上,分別如圖3所示。
長度分別為10mm(5),15mm(6),20mm(7),7mm(8),條形缺陷分別出現(xiàn)在下溫帶焊縫和下半球經(jīng)向焊縫上,方向基本與焊縫方向平行,為縱向缺陷。長度分別為20mm(9),35mm(10),和24mm(11)。
三、缺陷分析
條形缺陷屬于制造缺陷。
該球罐使用過程中無超溫、超壓現(xiàn)象;最高使用壓力未超過0.8MPa,最高使用溫度未超過50℃,(由受檢單位提供的設(shè)備運(yùn)行記錄),屬于正常使用。
該球罐發(fā)現(xiàn)的裂紋均位于焊縫內(nèi)部,未延伸到焊縫表面,屬于埋藏缺陷,故該球罐裂紋缺陷的產(chǎn)生與使用介質(zhì)無關(guān)。
經(jīng)金相檢測,該球罐母材及焊縫金相為正常珠光體組織(山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院)。
該球罐正常使用時(shí)間僅為1年零5個(gè)月,所發(fā)現(xiàn)埋藏裂紋缺陷最長為30mm,該球罐在使用過程中未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生此類缺陷的誘因,故分析認(rèn)為該球罐裂紋缺陷的產(chǎn)生與使用過程無關(guān)。
經(jīng)查看竣工資料,該球罐焊接完成36小時(shí)后進(jìn)行射線檢測,查看射線檢測報(bào)告和底片,未發(fā)現(xiàn)上述裂紋缺陷,該裂紋應(yīng)為延遲裂紋。
由竣工資料發(fā)現(xiàn),該球罐現(xiàn)場安裝時(shí)間為:2007年12月至2008年1月,施工現(xiàn)場位于我市濱海開發(fā)區(qū),冬季氣溫低且風(fēng)大(當(dāng)?shù)氐男夂颍5暮盖邦A(yù)熱和后熱是否能達(dá)到預(yù)計(jì)的效果?個(gè)人分析認(rèn)為可能是在這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題。
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四、預(yù)防措施
一是嚴(yán)格按評定工藝規(guī)范施工,并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況從嚴(yán)控制,確保組裝質(zhì)量。
二是采取措施嚴(yán)格控制延遲裂紋的出現(xiàn)。
五、整改方案
第一,將超標(biāo)缺陷從近側(cè)表面用磨光機(jī)或碳弧氣刨去除干凈,并用著色檢測確認(rèn)。
第二,焊前將施焊區(qū)域150mm范圍內(nèi)預(yù)熱至150℃,焊接完成后立即用石棉被覆蓋表面,并在背面用小火繼續(xù)加熱至250℃,保溫1小時(shí)后,停止加熱,自然冷卻。
第三,用E5015焊條補(bǔ)焊,焊接工藝按施工單位評定工藝執(zhí)行。
第四,焊接完成36小時(shí)后對返修部位進(jìn)行100%射線檢測,按JB/T4730.2-2005《承壓設(shè)備無損檢測》標(biāo)準(zhǔn),Ⅱ級(jí)合格。
第五,無損檢測合格后,對返修部位進(jìn)行局部消除應(yīng)力熱處理,加熱范圍應(yīng)以返修部位為中心1500mm半徑范圍內(nèi)為加熱范圍,并考慮溫度梯度的影響。熱處理溫度(650±20)℃,升溫速度<50℃/h,保溫時(shí)間不小于2小時(shí),緩冷至400℃以下時(shí)自然冷卻。降溫速度<50℃/h。
第六,熱處理后對返修部位(熱處理范圍內(nèi)的焊縫)進(jìn)行100%磁粉檢測,合格后進(jìn)行耐壓試驗(yàn),合格后對內(nèi)表面焊縫進(jìn)行100%磁粉檢測,合格后,維修工程結(jié)束。
整個(gè)維修過程應(yīng)按照《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的規(guī)定,辦理相應(yīng)手續(xù)并在法定檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)的監(jiān)督檢驗(yàn)下進(jìn)行,完工后由法定檢測機(jī)構(gòu)出具監(jiān)督檢驗(yàn)報(bào)告。
(作者單位:山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院濰坊分院)