貯氨器筒體裂紋與檢驗方法分析

楊慶瑞

摘? 要：貯氨器在長期使用中，由于壓力較大，作業環境較差，可能受到客觀因素影響出現貯氨器筒體泄漏事故。而出現此類問題，通常是由于貯氨器筒體裂紋導致，威脅到人員的生命財產安全。故此，需要相關人員充分檢驗貯氨器筒體裂紋情況，選擇合理的檢驗方法，確保貯氨器正常使用。該文就貯氨器筒體裂縫產生原因展開分析，根據實際情況選擇合適有效的檢驗方法予以實踐。

關鍵詞：貯氨器? 筒體? 裂紋? 檢驗方法

中圖分類號：TQ113 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（b）-0055-02

在科學技術發展下，大量新技術和新工藝涌現，促使社會生產力水平大大提升。在氨制冷系統中，貯氨器用于冷凝器的高壓氨液存儲，可以改善制冷蒸發器供液和回氣量失衡問題，但是，貯氨器在長期使用中，受到壓力和溫度等因素影響會出現裂紋，影響到氨制冷系統安全穩定運行。所以，應該選擇合理的檢驗方法，客觀掌握貯氨器筒體裂紋情況，及時修復和完善，確保生產活動順利展開。加強對其研究，可以為后續設備安全穩定運行奠定基礎。

1? 貯氨器使用概況

某廠貯氨器為2000年7月生產制造，型號為ZA3.5B，主體材質為16MnR，設計壓力為2.0MPa，設計溫度50℃，使用壓力為1.7MPa，筒體內徑為900mm，筒體厚度8.0mm。貯氨器的制造，主要材料為鋼板，鋼板沖壓形成封頭，為橢圓形封頭。查閱產品質量證明書，發現A3焊縫制造期間發生多次返修，在返修后使用X射線檢測結果符合質量要求，卻并未出具焊后熱處理報告。

2? 貯氨器筒體缺陷檢驗

在貯氨器使用期間，發現有不同程度上的滲漏，檢驗發現A3焊縫周邊15mm、100mm區域有穿透性裂紋，呈縱向分布。筒體表面裂紋有弧坑，伴有一定腐蝕缺陷，并無屈服問題和其他缺陷存在。通過對貯氨器筒體裂紋附近檢驗，A3焊縫區域有一定棱角度和錯邊量，符合相關規范和標準。氨為液化氣體，貯氨器中的液體和氣體并存，貯氨器容積大概在3.5m2范圍內，充裝量最大值為1.6t。經過檢驗，發現裂紋在氣體和液體交界區域[1]。

故此，應該建立專門的容器檔案，包括貯氨器的生產日期、材質和焊后熱處理范圍;容器宏觀內部檢驗，分析裂紋產生原因，易于產生高應力的區域，如焊縫返修處、封頭與筒體之間的過渡區域;焊縫處理中，采用合適的措施來降低焊接殘余應力，消除周邊的殘余應力，冷壓封頭需要經過充分熱處理;降低屈服強度;充分保溫處理，在低溫環境下存儲，可以大大降低氧氣含量;排料和檢修期間，規避對周圍環境的污染和破壞;充裝規避空氣污染，液氨中加入適量水，降低貯氨器中的氧氣含量，通過實驗證實，加入0.2%的水可起到緩蝕作用。

3? 貯氨器筒體裂紋原因分析

貯氨器在長期使用中，容易受到高應力作用下出現腐蝕裂紋，通過檢驗可以發現裂紋是由于應力長期腐蝕導致。應力和腐蝕雙重作用下，導致原有金屬材料性質和結構發生變化，產生大小不一的裂紋[2]。此類裂紋的產生，主要是由于拉應力和電化學腐蝕作用導致，脫離這兩個條件，則不會出現裂紋。就貯氨器筒體裂紋產生原因來看，從以下兩方面著手分析。

3.1 裂紋應力分析

通常情況下，貯氨器在正常使用下，環境溫度在-33℃以上，容器承受的內壓力較大，而氨屬于液化氣體，伴隨環境溫度升高蒸汽壓力逐漸升高。筒體上一次薄膜應力分布，受到周向膜應力作用較大，出現較大的拉應力，通過應力計算，判斷裂紋并非是屈服導致;裂紋長期分布在焊縫熱影響區域，A3焊縫可能在制造期間多次返修后，未能及時進行焊后熱處理，焊縫和熱影響區周邊區域伴有一定的殘余應力;A3焊縫存在相應的幾何缺陷，即便缺陷在標準范圍內，但局部應力仍然較高;金屬表面有一定的弧坑，可能打磨圓滑過渡，則成為應力腐蝕裂紋形成的源頭區域，將會聚集更多的腐蝕物[3]。

3.2 腐蝕條件

貯氨器筒體裂紋的腐蝕條件，對16MnR鋼產生輕度腐蝕，腐蝕區域均勻。但是，液氨在貯氨器安裝、檢修和排放期間，可能加劇周圍區域的空氣污染，促進液氨應力腐蝕。反應過程中會產生一定的氨基甲酸銨物質，將會對鋼板材質產生一定腐蝕作用，氣體和液體交界區域形成裂紋，并且有大量的腐蝕物聚集，主要物質為氨基甲酸銨，對于鋼材表面鈍化膜產生腐蝕作用，進而加劇滑移臺階處裂紋出現，是貯氨器泄漏事故的主要原因[4]。

4? 貯氨器筒體檢驗方法和改進措施

對于貯氨器筒體的裂紋，應該結合實際情況選擇合理的檢驗方法和改進措施，以便于最大程度上降低液氨對貯氨器的應力腐蝕，規避泄漏事故發生。具體從以下幾點著手改進。

（1）選擇合適的材料。結合具體情況選擇合適的材料，材料強度越高，應力腐蝕可能性越大，同時考慮應力大小、雜質含量、操作速度等因素。為了規避應力腐蝕問題出現，綜合考量殘余應力、操作壓力和安全性情況，盡可能選擇強度低的鋼材。對容器內表面宏觀檢驗，尤其是焊縫、封頭與筒體之間的過渡區、焊縫返修處等應力較高的區域，重點檢查和分析。

（2）焊接工藝和筒體結構經過驗證。在貯氨器筒體裂紋檢驗中，應該保證結構合理，避免焊縫過多、焊縫不對稱和應力過于集中。制造過程中，避免強力組焊，避免錯邊和咬邊等缺陷存在，同時介質接觸面要光滑平整。容器制造后，及時退火熱處理來消除殘余應力，并且充分發揮焊后熱處理工藝優勢，降低制造期間產生的殘余應力。

（3）貯氨器使用前需要充分清理干凈內部空氣，充裝與排料期間，采用合適的措施來規避空氣混入其中，降低貯氨器中的氧氣含量。如，選擇抽氣方式來清除貯氨器中的空氣，消除空氣污染，規避應力腐蝕產生裂紋。

（4）結合相關規定，對新的貯氨器進行周期性內部檢驗，重點檢驗液氣交界區域、T型接頭和引收弧等區域;可以選擇超聲波檢測方式，檢驗焊縫情況，條件允許情況下實現焊縫的全面磁粉檢測。對裂紋進行綜合評估，提出合理的處理意見，改善檢驗方法。如果是淺裂紋，通過打磨方式來消除應力腐蝕，但是需要保證打磨工藝的完善和創新;如果是深裂紋，則充分打磨消除裂紋后再補焊。需要注意的是，補焊前應該進行預熱加溫處理，避免焊接區域硬化，然后進行無損檢測復查，完全消除應力腐蝕缺陷。

（5）相關工作人員應該經過專業培訓和考核，掌握液氨使用管理知識和應急處理技巧，經過專業培訓后方可上崗，嚴格遵循操作要求開展各項工作，最大程度上規避貯氨器筒體裂紋出現幾率，確保制冷系統安全穩定運行。

5? 結語

綜上所述，貯氨器筒體裂紋產生的原因較為多樣，應當根據實際情況選擇合適有效的檢驗方法，充分了解裂紋的產生原因和周邊應力情況，以便于尋求合適的措施及時處理。通常情況下，可以采用打磨消除裂紋方式，打磨后形成的凹坑在允許范圍內，不影響定級，否則應補焊，補焊完水壓試驗合格后方可投入使用，為后續生產安全提供保障。

參考文獻

[1] 熊從貴，胡家揚，林通.氨制冷壓力容器封頭直邊開裂原因分析[J].壓力容器，2019，36（2）：65-71.

[2] 李妍.貯氨器發生氨泄漏事故原因分析[J].科技資訊，2015，13（13）：88-89.

[3] 潘俊智，李文艷，郭淑嫻.貯氨器筒體裂紋的原因分析[J].企業標準化，2018，11（9）：26.

[4] 信世超.貯氨器筒體裂紋的檢驗與原因分析[J].遼陽石油化工高等專科學校學報，2016，23（3）：24-26.