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(duì)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(cè)抽查中發(fā)現(xiàn)裂紋4處，長(zhǎng)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(duì)該球罐進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)，對(duì)超聲波檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷的部位進(jìn)行射線檢測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)程中無(wú)超溫、超壓現(xiàn)象；最高使用壓力未超過(guò)0.8MPa，最高使用溫度未超過(guò)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(wú)關(guān)。
經(jīng)金相檢測(cè)，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(zhǎng)為30mm，該球罐在使用過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生此類(lèi)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(guò)程無(wú)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(cè)，查看射線檢測(cè)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(chǎng)安裝時(shí)間為：2007年12月至2008年1月，施工現(xiàn)場(chǎng)位于我市濱海開(kāi)發(fā)區(qū)，冬季氣溫低且風(fēng)大（當(dāng)?shù)氐男夂颍�，正常的焊前預(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(wèn)題。
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四、預(yù)防措施
一是嚴(yán)格按評(píng)定工藝規(guī)范施工，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(píng)定工藝執(zhí)行。
第四，焊接完成36小時(shí)后對(duì)返修部位進(jìn)行100%射線檢測(cè)，按JB/T4730.2-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)，Ⅱ級(jí)合格。
第五，無(wú)損檢測(cè)合格后，對(duì)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(duì)返修部位（熱處理范圍內(nèi)的焊縫）進(jìn)行100%磁粉檢測(cè)，合格后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，合格后對(duì)內(nèi)表面焊縫進(jìn)行100%磁粉檢測(cè)，合格后，維修工程結(jié)束。
整個(gè)維修過(guò)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(cè)機(jī)構(gòu)的監(jiān)督檢驗(yàn)下進(jìn)行，完工后由法定檢測(cè)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）
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