液化石油氣球罐無損檢測及裂紋處理

王 瑛 陳 娟（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450016）

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液化石油氣球罐無損檢測及裂紋處理

王 瑛 陳 娟
（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450016）

摘 要：液化石油氣球罐（Liquefied petroleum gas spherical tank）作為一種比較特殊的壓力容器，在液化石油行業中起到了舉足輕重的作用。只有定期對液化石油氣球罐進行檢查，才能夠及時發現潛在的問題。筆者將根據相關工作經驗，就液化石油氣球罐的相關檢驗過程中出現的相關問題以及裂紋出現的具體原因等進行研究分析，以此提出針對性的解決措施，以期能夠有效保證液化石油氣球罐的使用壽命以及安全。

關鍵詞：液化石油氣球罐；無損檢測；裂紋處理

液化石油氣球罐作為工業石油化工生產中重要的儲存容器，其本身的特殊性在該領域中發揮了重要的作用以及價值。根據相關研究資料結果顯示，近年來，含硫量較高的進口原油加工量呈逐年增長的趨勢，而我國原油加工的機器設備不夠先進，導致液化石油氣球罐時有發生裂紋情況。經過相關檢驗證明，液化石油氣球罐很少發生破壞較為嚴重的情況，90.5%左右均是因為裂紋而引起的一定程度的破壞。因此，為了有效解決上述問題，筆者將對其發生裂紋的基本原因以及無損檢測過程進行分析，并提出針對性的解決方法，以保證液化石油氣球罐能夠安全高效的運行。

一、檢驗過程

某石化公司在2 0 1 2年組焊一臺2000m3的液化石油氣球罐，在2013年開始使用。根據我國法律規定，每隔3年時間就要開始檢測，因此在2015年發現這臺2000m3的液化石油氣球罐有101處出現了裂紋，最長的裂紋達到742mm，最短為11.2mm，其深度最大為8.5mm，最小為0.99mm。另外，此臺2000m3液化石油氣球罐的設計壓力為2.55MPa，結構形式為球罐內徑16MnR，設計溫度為55℃，盛裝介質為丙烯。

二、檢驗問題

1 宏觀結果

這臺2000m3的液化石油氣球罐錯邊情況下最大值為1.60mm，環焊縫為2.60mm，棱角度≤4.6mm，縱縫棱角度≤4.9mm，焊縫高≥2.6mm。液化石油氣球罐出現一定程度的硫化氫腐蝕情況，其他基本參數以及液位計等附件均可通過合格檢查。

2 壁厚情況

壁厚的最小值為47.7mm，最大值為86.5mm。

3 磁粉結果

取1/6的液化石油氣球罐外表進行焊縫以及對接處理，與此同時以多角度、全方位地進行焊縫，并且進行磁粉檢測，液化石油氣球罐的表面最多出現了101處裂紋，主要存在于赤道下的熔合處。

4 超聲波檢測

運用超聲波檢測液化石油氣球罐的表面裂紋，其中有22個位置的缺陷超出我國規定的標準范圍，其主要表現是裂紋（其長度在11.2mm～742mm，其深度在0.99mm～8.5mm），次要表現為氣孔。上述2個方面的缺陷均在我國規定的相關參考標準范圍之內，因此屬于制造存在的缺陷問題，可以不用進行處理。

5 硬度測定

赤道帶以上或者赤道帶以下的相關區域普遍存在硬度值比較高的問題，主要特征表現在裂紋處，最大的硬度值達到HB251，最小的硬度值達到HB241。

三、成因分析

根據液化石油氣球罐的相關檢測結果以及對其進行綜合處理分析等不難發現，液化石油氣球罐出現裂紋的主要原因表現在以下3個方面：其一，由于液化石油氣球罐的裂紋主要出現的位置在赤道帶周圍（尤其是在赤道熔合處以及赤道熔合下方位置，另外還有部分裂紋出現在赤道帶上方位置，并且成棱形角度），裂紋的形狀均為細長條；其二，查閱相關研究資料不難發現，在距離檢測過程中需要1.5個月左右的時間，因此只能在一定時間之后進行相應的處理；其三，液化石油氣球罐在焊接的過程中出現部分區域過硬的問題，相對于裂紋檢測來說其硬度值過高，主要原因是因為在安裝的過程中沒有進行熱處理，因此就沒有達到預期的效果。從上述三個方面的主要原因來看，硬度過高會導致液化石油氣球罐的韌性受到一定程度的影響，那么一旦韌性降低受冷之后也會出現裂紋的情況；除此之外，在硫化氫的腐蝕下也會發生裂紋情況，另外由于在安裝的過程中出現的壓力較大導致不能夠全部釋放壓力，所以最終出現了裂紋的情況。裂紋產生的主要原因也可能與液化石油氣球罐在安裝過程中的應力因素有關，在預熱處理時速度不夠也會發生裂紋擴展的情況。

四、處理缺陷因素

裂紋是一種非常危險的相關缺陷因素，一方面，因為硫化氫應力腐蝕等因素綜合作用造成裂紋的情況出現；另一方面，從斷裂力學的角度來看，能夠允許液化石油氣球罐存在一定尺寸的裂紋，但是在安裝過程中應該盡量避免裂紋出現。從操作手法來看，處理裂紋的首選方法是將其打磨并且有效消除。但是，打磨之后會出現凹坑的狀況，出現凹坑之后會在一定程度上改變液化石油氣球罐的原本應力情況，所以從上述角度來看，無法采取原來的計算方法進行相關處理。一旦經過打磨工作后，其原有的凹坑數值在規定范圍之內便可以不用再進行補焊工作，因此也不會產生相關定級影響。

1 凹坑無需補焊

在打磨之后液化石油氣球罐表面的裂紋會形成一定的深度，如果該深度在標準范圍之內就必然會產生凹坑，此時的凹坑如果對定級沒有任何影響，且液化石油氣球罐表面上的裂紋都符合相關要求，那么其凹坑無需補焊。另外，按照矩形短軸以及長軸的相關規定，液化石油氣球罐的裂紋深度分別為1A（mm）/1B（mm）/1C（mm），在此基礎上計算相關參數數值，如果參數數值在0.11計算范圍內，那么該凹坑無需補焊。

2 凹坑需要補焊

凹坑需要補焊的情況分為以下兩種：

（1）在打磨之后液化石油氣球罐表面的裂紋會形成一定的深度，如果該深度在標準范圍之內就必然會產生凹坑，此時的凹坑如果對定級有一定程度的影響，且液化石油氣球罐表面上的裂紋都不符合相關要求，則需要補焊。

（2）按照矩形短軸以及長軸的相關規定，液化石油氣球罐的裂紋深度分別為1A（mm）/1B（mm）/1C（mm），在此基礎上計算相關參數數值，如果參數數值不在0.11計算范圍內，那么該凹坑需要補焊。

3 參數計算與分析

參數計算的主要條件包括以下幾個方面：其一，需要保證凹坑足夠平滑，其表面的過渡較為緩和，并且在凹坑周圍不存在任何其他方面的缺陷；其二，最好不要受到外來的壓力以及負荷等；其三，材料的相關選擇需要符合我國規定的相關范圍，杜絕出現劣質材料；其四，需要保證凹坑周圍沒有任何尖銳性的棱角，并且不會處于幾何范圍之內；其五，液化石油氣球罐的薄壁數值在0.17以內；其六，液化石油氣球罐的深度≤11.5mm，其厚度≥2.5mm；其七，液化石油氣球罐的凹坑半長在1.38（RT）1/2之內。

4 缺陷修補

主要缺陷修補措施主要有以下幾個方面：其一，在修補相關缺陷之前，需要針對性地配置修補方案，并且通過相關單位人員設計來統一規劃相關修補機器設備。除此之外，還需要具有豐富經驗的工作人員進行相應的施工處理；其二，在打磨好凹坑之前需要徹底清除裂紋底，并且同時開始磁粉檢測工作，一旦出現裂紋底未完全清楚問題時需要徹底清除；其三，一旦裂紋的隱藏過深則需要準確定位裂紋的具體位置，繼而開始打磨；其四，如果出現凹坑需要補焊工作時，則要對其進行提前預熱，防止冷卻速度過慢而導致硬度值過高的問題出現；其五，根據相關研究規定嚴格對修補后的液化石油氣球罐進行耐壓試驗，并且最終保證受壓元件能夠在補焊過程中小于1/2的液化石油氣球罐厚度的1/2。

結語

隨著我國石油化工行業的迅速發展，與此同時對液化石油氣球罐的需求也呈現出逐年上漲的趨勢。液化石油（Liquified Petroleum，LPG）作為一種化工的基本原料以及燃料使其使用范圍變得越來越廣泛，除此之外，液化石油氣球罐還具有以下四個方面的特點：（1）體積比較小；（2）耗費的材料比較少；（3）受力較為均勻；（4）造價比較低。在擁有上述4個方面的優點之后被諸多企業所青睞，但是液化石油氣球罐也存在各種質量問題，液化石油氣球罐一旦發生爆炸對人們的生命健康安全造成了極大的影響。在液化石油氣球罐質量問題中，裂紋是出現最大的一個問題，也是最危險的一個問題。通過無損檢測能夠更加高效快速地發現裂紋問題，并且結合具體的原因進行分析處理。

參考文獻

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中圖分類號：TG115

文獻標識碼：A