在用球罐表面焊縫裂紋的分析及處理

張　兵（廊坊市特種設備監(jiān)督檢驗所，河北　廊坊　065001）

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在用球罐表面焊縫裂紋的分析及處理

張兵
（廊坊市特種設備監(jiān)督檢驗所，河北廊坊065001）

摘要：針對某廠650m3氮氣球罐在定期檢驗中，焊縫出現(xiàn)表面裂紋的問題，對裂紋產生的原因進行分析，找出形成裂紋的原因，并通過打磨消除了裂紋，通過無量綱計算，證明其在允許的范圍內，提出后續(xù)保障措施，保障了設備的安全運行。

關鍵詞：球形儲罐；焊縫裂紋；檢驗：缺陷修復

0　引言

球罐是一種重要的儲存容器。被廣泛應用于石油、化工、冶金、能源、氣體等工業(yè)領域。且日趨大型化向超高壓、超低溫發(fā)展。球罐與常用的圓筒形容器相比具有以下特點：（1）球罐的表面積最小。（2）球罐殼板承載能力比圓筒形容器大一倍，即在相同直徑、相同壓力下采用相同鋼板時，球罐的板厚只需圓筒形容器板厚的一半。（3）球罐還有基礎簡單、受風面小、外觀 漂亮等特點。

1　球罐概況

我市某鋼鐵公司650m3氮氣球罐在定期檢驗中，內壁發(fā)現(xiàn)表面裂紋共3處，其中單個裂紋最長28mm，最深5mm。球罐技術參數(shù)如下，球罐裂紋統(tǒng)計見表1。

氮氣球罐技術參數(shù)

制造日期：2008. 10投用日期 2008. 12操作介質：氮氣。

容積：650m3設計壓力 ：3.15 MPa ；

設計溫度：50 ℃；材料：16MnR；

壁厚：56mm；直徑：10700 mm；

腐蝕余量：1.0mm結構形式：混合式

檢測方法：交叉磁軛，熒光磁粉、內表面比例100%

表1　球罐裂紋統(tǒng)計表

2　進一步檢查

根據(jù)《容檢規(guī)》規(guī)定1、檢測中發(fā)現(xiàn)裂紋，檢驗人員應當擴大表面無損檢測的比例或者區(qū)域，以便發(fā)現(xiàn)可能存在的其他缺陷；2、檢驗時發(fā)現(xiàn)焊縫表面裂紋，認為需要進行焊縫埋藏缺陷檢測的部位；進行擴大檢驗項目。

2.1硬度測定

對內表面對接接頭進行硬度測定，測點包括母材、焊縫及熱影區(qū)其硬度值地HB142-200之間，裂紋處硬度值在HB150-198之間，未見異常。

2.2超聲（UT）檢測

對發(fā)現(xiàn)裂紋處丁字口外表面三個方向各1000mm進行檢測，未見異常。

3　導致裂紋的因素分析

經過對該罐檔案資料、球罐的運行記錄和裂紋性狀的分析，認為該球罐為氮氣球罐，無應力腐蝕問題。硬度、UT檢測均正常。且使用期間無超溫超壓等異常情況發(fā)生。安全附件均經校驗后正常使用。由于裂紋出現(xiàn)三條，無出現(xiàn)在丁字口焊縫附近的熱影響區(qū)。故該罐裂紋產生的主要原因應來自組焊安裝過程中，理由如下：

（1）該球罐為冬季野外安裝受天氣影響大。焊接多采用手工焊施工環(huán)境復雜 未嚴格控制焊前預熱和后熱的溫度 使得冷卻速度快而產生硬脆組織由于拘束應力大從而產生裂紋。

（2）球殼板組對時產生的拘束力。球罐在組裝過程中，在上極板、下極板、環(huán)縫組裝時為保證組對間隙，需對個別板塊進行調整，難免存在強行組對的情況。

4　消除表面裂紋

首先應制定打磨方案，對三個表面裂紋進行打磨。在打磨的過程中，邊打磨邊做磁粉檢測，看是否把裂紋消除掉，直到把裂紋打磨掉，打磨時，打磨的傾斜度至少為3:1， 四周應圓滑過渡。然后，測量打磨過的剩余壁厚和打磨深度，測得兩處的剩余壁厚分別為51.5 mm、53.4 mm、51.3mm，打磨深度分別為5 mm、3mm，4 mm、因為此球罐的壁厚腐蝕余量為1.0 mm，因此應對打磨過的凹坑進行無量綱計算，看凹坑是否在允許范圍內。

5　無量綱計算

表2　三個凹坑的計算參數(shù)表

進行無量綱參數(shù)計算的凹坑應當滿足如下條件：

（1）T/R=51.5-1/5378=0.009＜0.10

（2）5＜T/3=16.8mm＞12mm.

最大凹坑滿足條件，因此，可以進行如下無量綱計算：

計算最大1# 凹坑

因此最大1# 凹坑在允許范圍內，另二處小凹坑也應在允許范圍內，故三處凹坑不需要進行補焊。

6　評級與管理要求

（1）適當縮短下次定期檢驗周期為3年。

（2）使用過程中應嚴禁超溫、超壓情況發(fā)生，保證安全運行。

參考文獻：

［1］馬朝陽，宋鳴.16MnR液化石油氣球罐失效分析及修復［J］.石油化工設備，2006，35（06）:92-94.

［2］TSG R0004-2009，固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程.

［3］GB150-2011，鋼制壓力容器.

［4］TSG R7001-2013，壓力容器定期檢驗規(guī)則.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.056