球罐裂纹

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球罐的裂纹分析及防止

球罐的裂纹分析及防止

球罐的裂纹分析及防止- 结构理论一、球罐基本参数容积:650m3;结构型式:混合三带球;材质:07MnCrMoVR;内径:10700mm;壁厚:44mm;介质:氮气;设计压力:3.09Mpa;设计温度:-10-60oC;选用焊条:J607RH。

二、裂纹产生的原因分析1.裂纹种类。

焊接裂纹主要有以下五种:热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。

层状撕裂主要关系到出厂的钢板问题,与球罐制作安装无多大关系。

因此,施工时主要针对焊接的热裂纹、再热裂纹、冷裂纹和应力腐蚀裂纹进行分析和研究。

2.裂纹形成原因分析。

裂纹的产生主要有以下几个因素:(1)材质因素:氢含量的增加,使材料脆性升高,硬度增加导致韧性下降,扩散氢量对冷裂纹的产生和扩展起了决定性的作用,含氢量较高,而预热温度不足的情况下,肯定产生裂纹。

合金元素对热裂纹中的结晶裂纹产生有很大影响,硫、磷的微量存在也都会增高结晶裂纹的倾向,从许多研究也能证明C、S、P对结晶裂纹影响最大。

(2)组装因素:球罐在组装过程中,如果各种尺寸达不到规范要求而进行强力组装,就会产生约束应力,焊后应力无法释放,是产生裂纹的重要因素。

在结构复杂和十字缝等部位常会出现这种情况。

(3)焊接因素:焊接形成的小缺陷,如表面气孔、弧坑裂纹等,容易产生微裂纹,在球罐加压使用时裂纹容易扩张。

焊接次序的不合理,易使球体内的应力不能尽最大的释放,而后的残余应力就很大,从而比较容易形成冷裂纹、热裂纹。

球罐焊接采用的焊接方法、焊接线能量的大小、焊接的预热、后热对裂纹的产生也起到很大作用。

(4)机械损伤因素:组装临时工夹具部位,其硬度高于其他部位,残余应力也较高,容易产生裂纹。

球罐板在运输、压制、组装过程中的碰伤等部位也是容易产生裂纹的地方。

三、施工对策针对球罐施工中产生裂纹的原因,施工时应着重从以下几方面采取措施进行控制。

1.材料复验(1)材料表面不允许有裂纹气泡、夹杂等缺陷;(2) 对球壳板进行逐张超声检测,按JB4730验收,标准不低于Ⅱ级。

一台液化石油气球罐裂纹的原因分析及处理

一台液化石油气球罐裂纹的原因分析及处理

一台液化石油气球罐裂纹的原因分析及处理2009年5月,笔者所在研究院在对省内某单位2000m3液化石油气球罐进行定期检验时,发现该球罐存在裂纹缺陷多处,已不能正常安全使用。

一、设备基本参数设计压力为1.77MPa,设计温度为50℃,介质为液化石油气,直径为15700mm,材质为16MnR,设计厚度48mm。

投入运行1年零5个月,使用参数:工作压力为0.8MPa,使用温度≤50℃,使用介质为液化石油气。

二、缺陷基本情况在射线检测抽查中发现裂纹4处,长度分别为30mm(1)、10 mm(2)、17mm(3)、17mm(4),位置分别在赤道焊缝T形接头部位和下温带焊缝的T形接头部位(图1)。

后根据《压力容器定期检验规则》对该球罐进行100%超声波检测,对超声波检测发现缺陷的部位进行射线检测复查,共计发现裂纹4处,条形缺陷3处(Ⅲ、Ⅳ级片)。

其中裂纹缺陷在焊缝中的与图2基本相似。

分别出现在上、下极板Y形接头部位和上温带焊缝上,分别如图3所示。

长度分别为10mm(5),15mm(6),20mm(7),7mm(8),条形缺陷分别出现在下温带焊缝和下半球经向焊缝上,方向基本与焊缝方向平行,为纵向缺陷。

长度分别为20mm(9),35mm(10),和24mm(11)。

三、缺陷分析条形缺陷属于制造缺陷。

该球罐使用过程中无超温、超压现象;最高使用压力未超过0.8MPa,最高使用温度未超过50℃,(由受检单位提供的设备运行记录),属于正常使用。

该球罐发现的裂纹均位于焊缝内部,未延伸到焊缝表面,属于埋藏缺陷,故该球罐裂纹缺陷的产生与使用介质无关。

经金相检测,该球罐母材及焊缝金相为正常珠光体组织(山东省特种设备检验研究院)。

该球罐正常使用时间仅为1年零5个月,所发现埋藏裂纹缺陷最长为30mm,该球罐在使用过程中未发现产生此类缺陷的诱因,故分析认为该球罐裂纹缺陷的产生与使用过程无关。

经查看竣工资料,该球罐焊接完成36小时后进行射线检测,查看射线检测报告和底片,未发现上述裂纹缺陷,该裂纹应为延迟裂纹。

大型球罐裂纹分析及修复要点

大型球罐裂纹分析及修复要点

大型球罐裂纹分析及修复要点0 前言随着中国石油化工工业的迅速发展,球罐的大型化、高参数化以及高强度钢广泛地应用于球罐的制造,致使球罐的安全性越来越成为人们关注的焦点,液氨球罐也不例外。

国内外大量的事故分析及开罐检查的结果表明,液氨、LPG球罐应力腐蚀裂纹主要产生在焊接接头部位。

对此,球罐建造工作者在提高建球工艺水平和加强组建球罐全面质量管理的同时,对液氨、LPG球罐用钢的冲击韧性、焊接性能尤其是抗应力腐蚀性能提出了更高的要求。

上世纪90年代末合肥通用机械研究院与相关单位合作研制开发并应用了强度和韧性优于Q345R且焊接性能及抗应力腐蚀性能与其相近的正火态低合金钢Q370R(当时为15MnNbR),作为大型液氨、LPG 球罐用钢,因其力学性能和焊接性优良,在国内得到了大量的工程应用。

文中选取贵州某公司于2012年建造的Q370R钢制液氨球罐作为研究对象,其设计直径为18 000 mm,体积为3 000 m3,服役温度-19~50 ℃,设计压力2.16 MPa,壁厚50 mm。

2013年6月建成并投入使用,2016年7月首次开罐检查发现了100多条裂纹,未分析裂纹产生的原因,即进行了焊接返修。

2017年7月第二次开罐检查,发现了300多条裂纹。

文中对该球罐裂纹产生的原因进行了科学分析,并对焊接修复工作提供了指导性意见,以引起大家对球罐焊接工作的重视。

1 Q370R钢制液氨球罐二次开罐检查情况1.1 裂纹情况在对内壁对接焊缝采用荧光磁粉进行100%检测,共发现378处线性缺陷显示,其中有10多处缺陷数量为多条密集横向缺陷,如图1、图2所示。

裂纹有横向、纵向,焊缝、热影响区均有,且大多数集中在上、下极大环缝及下极板方环上。

横向缺陷集中在焊缝上,长度5 mm左右居多,深度1.0 mm,长度超过10 mm的一般起止点在熔合线处,深度超过3.0 mm,纵向缺陷除了母材外,绝大多数在热影响区,深度1.0 mm,少数几条深度超过3.0 mm,母材上缺陷位置多数在工装卡具处,深度一般1.0~2.0 mm。

分析球罐裂纹缺陷及修复

分析球罐裂纹缺陷及修复

分析球罐裂纹缺陷及修复摘要:本文重点针对球罐裂纹缺陷问题进行了深入性的研究和分析,从中研究出了裂纹产生的原因,得出了主氢腐蚀或者是应力腐蚀等相关影响因素。

因此,针对一系列缺陷问题提出了相应的修复工作方案,有效保证了球罐整体的质量和安全性。

关键词:球形储罐;裂纹返修;全面检验针对球罐裂纹缺陷问题,相关研究工作人员进行了大量的研究工作,通过相关的检测和分析工作之后得出球罐裂纹问题主要表现为冷裂纹,主要是因为氢腐蚀、应力腐蚀以及材料当中马氏体组织的含量过多等相关因素的影响,同时球罐裂纹还存在热裂纹问题,主要是因为钢铁当中的各种合金元素对温度的敏感程度有着较大的差异性,进而钢铁材料内部的结晶裂纹会出现不良的缺陷,影响依照裂纹的整体产生特性及其分布特点,有效采用了裂纹预防措施制定出了全面的球罐裂纹检测工的要点,对其中存在的重点影响问题进行了深入性的研究和探索,并且提出了球罐裂纹缺陷的相关修复方法,保证后续的工作过程中最大限度上预防球罐出现各种裂纹问题,提高了球罐整体的质量和安全性。

1.球罐裂纹缺陷产生原因1.1 氢腐蚀裂缝氢腐蚀问题是球罐裂纹产生缺陷的重要影响因素,氢腐蚀主要来源于焊接材料和外界环境当中的水汽、油污以及铁锈等,在电弧的高温环境作用下,球罐当中的各种金属物质会分解出氢原子,并且在焊接过程当中形成扩散氢元素,依照氢腐蚀形成的脆性理论,在球罐的表面过于集中会直接产生球罐的表面裂纹问题,当氢的浓度达到极限值的条件下,会造成球罐表面的裂纹问题不断扩张。

1.2 应力裂缝问题在球罐的安装工作中,通常情况下需要先焊接重缝然后再焊接环缝,在球罐的组装工作中,不可避免会出现一些外部应力的影响。

因此,在球罐的组装过程中对于重复的组装应力不能过大,否则会对球罐表面的结构形成不良的影响,同时也造成了不良的应力扶持问题。

在球罐应力焊接完成之后,整体的热处理工作效果不能完全去除,在金属结构当中的焊接残余应力仍然非常明显。

液化石油气球罐裂纹的分析及处理研析

液化石油气球罐裂纹的分析及处理研析

液化石油气球罐裂纹的分析及处理研析发布时间:2022-06-01T01:12:49.649Z 来源:《科学与技术》2022年第30卷第3期作者:付红栓李赵[导读] 球罐作为在液化石油气工作中广泛应用的特殊压力容器,付红栓李赵上海市特种设备监督检验技术研究院上海 200062摘要:球罐作为在液化石油气工作中广泛应用的特殊压力容器,需要定期的进行检测才能及时的发现问题进而保证球罐的安全性。

本文以液化石油气球罐应力腐蚀裂纹检测分析为主要研究内容,详细论述球罐裂纹发生的原因以及解决对策,从而为相关研究工作提供借鉴经验。

关键字:液化石油气;球罐;裂纹;处理引言液化石油气球罐是液化石油气工作中十分重要的压力容器。

而其常常出现裂纹的问题一直严重阻碍了液化石油气工作的发展。

本文围绕液化石油气球罐应力腐蚀裂纹产生的原因展开分析讨论,进而提出一系列解决策略为液化石油气工作的未来发展提供可参考建议。

一、球罐裂纹的类型球罐裂纹按发生的原因来分可以大致归纳为原材料裂纹、焊接裂纹、热处理裂纹、过载裂纹、疲劳裂纹和腐蚀裂纹。

典型的腐蚀裂纹有应力腐蚀裂纹和氢致裂纹。

(1)原材料裂纹主要指母材在加工轧制过程中形成的缺陷。

(2)焊接裂纹主要指球罐在组装焊接时产生的缺陷。

(3)热处理裂纹即焊后消除应力的热处理过程产生的,常发生在焊缝的热影响区。

(4)过载裂纹指外加载荷超过金属的强度极限而产生的裂纹。

(5)疲劳裂纹是因为结构不合理或材料存在缺陷,造成局部压力过高,经过反复加卸载和应力不断交变产生的裂纹。

(6)腐蚀裂纹是在金属被腐蚀过程中产生的裂纹,典型的腐蚀裂纹是应力腐蚀裂纹和氢致裂纹。

二、液化石油气球罐应力腐蚀机理分析随着社会的不断发展,原油品质的进一步劣化导致一部分炼油厂生产出来的油中H2S的含量明显增高。

这样一来就使得一些设备在湿H2S环境下发生腐蚀产生裂纹的可能性大大增加。

而球罐裂纹产生的原理是H2S与球罐表面发生反应形成腐蚀,而球罐也在不断发生着脆化。

球形储罐裂纹修复工艺及措施

球形储罐裂纹修复工艺及措施

球形储罐裂纹修复工艺及措施摘要:我单位负责某炼化企业静设备的维护工作,2019年对该乙烯厂某装置丙烯球罐的裂纹进行了返修,返修一次成功,本文主要阐述了此次裂纹返修的焊接工艺及措施。

关键词:裂纹返修应力0前言某厂的丙烯球罐年检中射线探伤发现赤道带焊缝一处有25mm的裂纹,球罐材质为16MnR ,球罐壁厚(δ=40mm)、焊缝宽,裂纹缺陷不易找到,经过我单位制定合理的焊接工艺措施,返修一次成功,最后经射线探伤、水压试验一次合格。

1球罐焊接裂纹分析球罐是三类压力容器,我国用于球罐制造的板材多为16MnR、15MnV等低合金高强钢,合金元素和碳含量较低,一般情况下,焊接裂纹倾向不大,但随着板厚的增加使用过程中受压力、温度的影响等原因易造成球罐产生冷裂纹,多存在于焊缝金属中及近缝区内,裂纹具有尖锐端头,大多数是非连续性裂纹。

球罐使用过程中产生的裂纹主要是冷裂纹,又称延迟裂纹。

球罐冷裂纹的产生,主要是氢、淬硬组织和应力的相互促进、相互影响的作用。

在一定条件下,三者中任一种都可能成为形成冷裂纹的主要因素。

2球罐裂纹的清除首先在返修前利用超声波探伤准确定位,发现缺陷长25mm,缺陷深度约4mm,自外向内埋深17—22mm。

由于清除的缺陷深度不得超过球壳板厚度的2/3,若清除到球壳板厚度的2/3处还残留缺陷时,应在该状态下补焊,然后在其背面再次清除缺陷进行焊补。

将要返修的裂纹埋深居于板厚中部,因此根据现场的实际情况,决定从球罐外表面进行返修。

其次在清除裂纹时,应采用碳弧气刨或砂轮机从裂纹两边向中间清除的原则,防止裂纹向两端扩展。

此次返修先用碳弧气刨进行清除,注意刨后坡口底部成U形,两端坡口要刨成较小的缓坡,刨后采用磨光机将氧化物、淬硬层、渗碳层磨掉,打磨成圆滑过渡,避免坡口底部被磨成V形,并经渗透检测以确保裂纹被彻底清除,再进行补焊,缺陷清除图(见图1)。

图1 缺陷清除3 焊前准备3.1焊条的烘干焊材选用E5015焊条,需进行烘干处理,烘干要求按照表1执行。

1000m~3氧气球罐裂纹的分析及检验建议

1000m~3氧气球罐裂纹的分析及检验建议

熔化温度逐步降低 至常温 。0 Mn r V 7 C Mo R钢制造
时经淬火、 回火热处理保证 了供货状态 的强度 , 但球
罐安装中因焊接热加工 的影响, 焊缝热影 响区存在
高于回火温度的区域 , 使该区域发生相变 , 改变了材 料供货状态 , 导致材料综合性 能下降 。在高 于相变 温度 以上 区域 , 由于焊接温度场的作用 , 冷却速度不
面下 5 mm 处 , 纹长 度最 大 , 2 mm, 纹 中部 靠 裂 约 5 裂 左侧 发 现 一 处 4 x8 mm mm 的 渣状 平 面缺 陷 , 纹 裂 正是 在此 处 向两 端 扩展 , 这应 当就 是裂 纹 的发 源地 。
处理过程 中, 这些合金碳化物在晶内弥散析出, 从而
强 化 了晶 内 , 应 力松 弛 时 的塑 性 变形 由 晶界 金 属 使 来 承担 。与此 同时 , 片条状 的碳化 物 、 硼和杂 质元 素
易偏析于晶界 , 在拘束力较大的场合下 , 加速钢材沿
晶界 开裂 , 这就是 焊 后 整 体 热 处理 过 程 中产 生 再 热 裂纹 的原 因 。
然气 、 液化石油气、 丙烯 、 乙烯等球罐 。
5 0
四川化 工
第1 4卷
21 0 1年 第 4期
根据 0 Mn r Ⅵ 之 的壁 厚 情 况 , 7 C Mo 钢 目前球 罐 实 际安装 时采 用焊 后 热 处 理 和不 热 处 理两 种 方 式 。
2 的磁粉 检测 , 应 当说 在一 定 程 度 上导 致 具 有 0 这
继续打磨 至距内表面 1r 5 m深处时 , a 渗透检测表明
裂纹 消失 。
焊接是一典型 的局部冶金过程, 在制造过程 中 受到多种热加工 , 导致焊接接头强度 、 塑性 、 韧性发

球罐焊接部位裂纹产生的原因以及防止措施

球罐焊接部位裂纹产生的原因以及防止措施

球罐焊接部位裂纹产生的原因以及防止措施摘要:本文对球罐焊接过程中裂纹产生的原因及防止措施做了介绍关键词: 球罐裂纹修复缺陷返修裂纹是一种常见的球罐焊接缺陷,也是球罐焊接缺陷中最危险的一种工艺缺陷。

简单的描述下裂纹的分类以及产生原因。

按裂纹形成的条件,裂纹基本可以分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂纹。

而这四种裂纹中,在球形储罐安装过程中涉及到的基本是冷裂纹与热裂纹,以下对冷裂纹和热裂纹做了详细的介绍和防止措施:一.冷裂纹的产生及防止措施1. 冷裂纹产生焊接冷裂纹是指金属焊接后冷却到较低温度时产生的裂纹。

其产生的原因主要为钢材的淬硬倾向大、焊接接头的含氢量高和结构的焊接应力大。

这类裂纹是中碳钢、高碳钢、低合金高强钢、工具钢、钛合金等材料形成加工或使用过程中极易出现的一种工艺缺陷。

球形储罐冷裂纹按裂纹的形成原因,可以分为二类。

(1)延迟裂纹(氢至裂纹):在氢、钢材脆硬组织和拘束应力共同作用下产生,形成温度在Ms(马氏体转变开始温度)以下200℃至室温范围,此种裂纹具有明显的延迟特性,并且产生的时间不能预测。

引起延迟裂纹的主要原因分为两点,一是焊道内氢的析出,氢在析出点的不断析出会产生一定的应力,且残留在焊道内的氢脆组织也会对裂纹的产生起到一定的影响;二是球形储罐在组装与焊接过程中会在罐体产生一定的应力,当焊道出出现应力过于集中的部分,也会在焊道处对裂纹的产生起到一定的影响。

(2)淬硬脆化裂纹:某些淬硬倾向大的钢种,当焊接后焊道冷却到Ms(马氏体转变开始温度)至室温时,因发生马氏体相变而脆化,在拘束应力作用下即可产生开裂。

这种裂纹又称作淬火裂纹,此种裂纹的产生与氢关系不大,基本无延迟现象。

此种裂纹在球形储罐会在焊道处产生,如果在焊接时焊道处与球板温差较大,则会产生一定的局部应力,对裂纹的产生起到影响。

所以在球形储罐焊接时,尽量在焊前预热,且焊接时采用薄层焊肉多焊层的施焊方式。

2.冷裂纹防止措施:(1)控制焊缝金属的含氢量。

球罐焊接部位裂纹产生的原因以及防止措施

球罐焊接部位裂纹产生的原因以及防止措施
2023
《球罐焊接部位裂纹产生 的原因以及防止措施》
目 录
• 球罐焊接部位裂纹产生的原因 • 防止球罐焊接部位裂纹的措施 • 球罐焊接部位裂纹的检测方法 • 球罐焊接部位裂纹的修复方法
01
球罐焊接部位裂纹产生的 原因
钢材பைடு நூலகம்质问题
钢材成分不达标,例如含有过多的杂质和有害元素,导致钢材的韧性和抗裂性能 下降。
焊接应力,提高接头韧性。
加强焊工技能培训
提高焊工技能水平
通过培训和实践,提高焊 工的操作技能和理论知识 ,使其能够熟练掌握各种 焊接方法和技巧。
实施焊工资格认证
实行焊工资格认证制度, 确保只有具备相应资格的 焊工才能从事焊接作业。
加强焊工意识教育
强调焊接作业的重要性, 使焊工充分认识到裂纹的 危害性,从而自觉遵守操 作规程。
04
球罐焊接部位裂纹的修复 方法
填充焊缝法
焊缝填补
使用焊条、焊丝等填充材料对焊缝进行填补,消 除裂纹。
预热
修复前对球罐进行预热,以降低应力集中,提高 修复质量。
焊接工艺控制
严格控制焊接电流、电压、焊接速度等参数,减 少热影响区,防止裂纹再次产生。
表面处理法
表面强化
通过喷丸、碾压等表面强化技术提高球罐表面的抗裂性能。
定的影响。
磁粉检测
1 2 3
检测原理
磁粉检测是通过利用磁场对球罐焊接部位进行 磁化,当遇到裂纹时,磁力线会发生畸变,从 而检测到裂纹的存在。
检测过程
将球罐焊接部位进行磁粉探伤,通过观察探伤 过程中磁粉吸附的情况来确定裂纹的位置和大 小。
优缺点
磁粉检测具有简单、快捷、成本低等优点,但 只适用于表面裂纹的检测,对于深部裂纹可能 无法准确判断。

15MnNbR球罐裂纹的分析及修复

15MnNbR球罐裂纹的分析及修复

14条裂纹 ,最长为 200mm。V202B 球罐发现内表 面裂纹 70处 、外表面裂纹 24 处 ,最长达 45 mm , 最深为 7. 1 mm (打磨深度 ) ;罐壁内部存在 6 条 裂纹 ,最长为 60mm。硬度测定发现 ,球壳板母材 硬度 值 140 ~ 160HB , 焊 缝 部 位 硬 度 值 140 ~ 155HB ,熔合区硬度值在 195~215HB 之间 ,硬度 值较高 。在球罐组装焊接过程中 ,下极侧板与赤 道带相接的环焊缝属于最后焊接区域 ,因此容易 产生较大的焊接应力 。
台球罐组焊在46月份查找当年气象资料显示当年该季节雨水多加上工期短制造时焊接人员不按规划进行施焊焊条烘干及焊前预热温度难保证焊接质量控制不严同时没有焊后后热的工序焊缝中的氢不能逸出导致焊缝中氢含量较高
第 36卷 第 4期 化 工 机 械
377
15M nN bR 球罐裂纹的分析及修复
通过对 2台 15M nNbR 球罐的检验分析 ,结合 材料性能和焊接工艺得出裂纹为氢脆裂纹的结 论 。提出了严格控制球罐组焊安装过程中的预热
(下转第 391页 )
第 36卷 第 4期 化 工 机 械
391
2. 2 密封冷却水进口法兰处增加限流孔板
式中 Q ———液体流量 , m3 / h;
Δp———通过孔板的压降 ,M Pa ;
γ ———液体密度 , kg /m3 ;
C ———孔板流量系数 ; d0 ———孔板孔径 , mm。 经计算得 d0 = 1mm。 3 结束语
经过以上改造后 ,胶乳泵再也没发生过类似 问题 ,设备运行良好 ,同时减少了脱盐水用量 ,降 低了生产成本和检修成本 ,延长了设备运转周期 。
KON G W entao1 , WANG A im in2

球罐首次全面检验与裂纹成因分析及处理

球罐首次全面检验与裂纹成因分析及处理

球罐首次全面检验与裂纹成因分析及处理
一、球罐首次全面检验
1、球罐外观检查
球罐外观检查是检验过程中的一个重要步骤,目的是检查球罐的表面
是否有异常现象,比如破损、变形、腐蚀等。

一般来说,球罐表面应该是
平滑、光洁,无任何破损、变形或腐蚀迹象。

如果有任何异常情况,需要
进行进一步的检查。

2、球罐壁厚检查
球罐壁厚检查是检验过程中的另一个重要步骤,目的是测量球罐壁厚,以便了解球罐的状态。

通常使用一种叫做“气体回响法”的设备,可以准
确测量球罐壁厚,根据检测结果,可以判断球罐壁厚是否符合设计要求。

3、球罐缝线检查
为了保证球罐的安全性,一般会对球罐的焊缝进行检查。

检查的目的
是检查焊缝是否有脱离或裂纹的现象,以及焊缝是否符合设计要求。

一般
来说,焊缝应该是光洁的,无任何脱离或裂缝的情况。

二、球罐裂纹成因分析
1、材料损伤
球罐裂纹的一个常见成因是材料损伤。

材料损伤是指材料在制造、组
装过程中受到的外部影响,导致材料强度变弱。

球罐裂纹可能是由于球罐
内部缝线损伤或外部缝线损伤引起的,具体的外部影响可以根据实际情况
进行分析。

2、缺陷严重
缺陷是指球罐在制造、组装、安装过程中出现的一些出格现象。

球罐焊接的裂纹控制_secret

球罐焊接的裂纹控制_secret

球罐焊接的裂纹控制一、前言随着我国石油、化工、轻纺、冶金及城市燃气工业的发展,作为储存容器的球罐得到广泛的应用与发展。

储存的介质有液态丙烷、丁烷、LPG、LNG、液氨等。

对容器的要求也趋向于大型化高性能化和轻量化。

球罐制造的大型化的发展,高强度钢材成为制造球罐的必备材料,这样对可焊性好的高强度钢(厚板)要求更突出,我国目前最常用的球罐制造用钢材为16MnR。

由于球罐是在设备制造厂将球皮压制好,运到施工现场进行组对焊接,球罐的焊缝相对较多,焊缝集中,加之制造与现场组对焊接产生的多种应力,致使球罐的焊接裂纹问题在现场组焊中甚为突出,钢板的强度越高厚度越厚焊接的裂纹敏感性越强。

下面就16MnR球罐的制作中焊接裂纹控制进行论述:二、球罐用钢材的性能(16MnR)16MnR是我国球罐和压力容器器制造的基本钢材,应用比较成熟,是一种可焊接低合金高强度结构钢材,其化学成妥及力学性能如下:16MnR钢材的化学成分16MnR钢材的力学性能6MnR钢具有可焊性能好,有良好的机械性能和工艺性能,但由于球罐焊接是一个复杂的过程,它使焊接区域产生了一系列的物理冶金和化学冶金,并在焊接工艺控制和热处理不当时易产生裂纹。

三、16MnR钢球罐焊接裂纹产生1、裂纹是指焊接后存在于焊接或热影响区金属中局部裂开的缝隙,它破坏了金属的连续性,大的降低了焊接接头的强度和朔塑性,由于裂纹的两端是一个尖锐的缺口或缝隙,会造成严重的应力集中,稍有外力的作用就可能使用权裂纹两端继续延伸和发展引起球罐发生脆性破坏。

根据裂纹产生的部位、方向不同,可分纵向裂纹、横向裂纹、熔合性线裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹和热影响区裂纹。

焊接裂纹主要分:热裂纹、冷裂纹、延迟裂纹。

2、热裂纹是指在焊接凝固时或温度较高时产生的裂纹,多见于焊缝本身根部及弧坑中,有时也出现在熔合区,沓接热裂纹产生的主要原因是,在焊接凝固过程中,如有液态的低熔点共晶体杂质存在,则会在晶界上聚集而且最后凝固,此时的晶界强度就会很低,在金属冷却收缩而产生焊接应力作用下,就有可能沿日界裂开,形成不规则的热裂纹。

球罐焊接裂纹产生原因分析及预防措施

球罐焊接裂纹产生原因分析及预防措施

球罐焊接裂纹产生原因分析及预防措施1、产生焊接冷裂纹的原因焊接冷裂纹在焊后较低的温度下形成。

由于这种裂纹形成与氢有关,且有延迟开裂的特点,因此又称之为焊接氢致裂纹或延迟裂纹。

2、产生焊接冷裂纹的三个必要条件:(1)氢。

氢的主要来源是焊材中的水分和焊接区域中的油污、铁锈、水以及大气中的水汽等。

这些水、铁锈或有机物经焊接电弧的高温热作用分解成氢原子而进入焊接熔池中。

在焊接过程中氢除向大气中扩散外,余下的在焊缝中呈过饱和状态,即在焊缝中存在着扩散氢。

根据氢脆理论,这种扩散氢将向应变集中区(如微裂纹或缺口尖端附近)扩散,当该区的氢浓度达到某一临界值时,裂纹便继续扩展。

(2)应力。

依据目前国内及国际的施工水平,在球罐的组装过程中总会存在或多或少的强力组对,所以在组装完成后便存在着内应力,这种应力在焊后整体热处理完成后也不可能完全消除。

再加上球罐焊接是一个局部加热过程,在焊接过程中产生应力与应变的循环,因此球罐焊接后必然存在残余应力。

(3)组织。

焊接热影响区组织中过硬的马氏体含量越多越容易产生冷裂纹。

3、防止产生焊接冷裂纹的措施(1)尽量选用对冷裂纹不敏感的材料选用内在质量好的母材。

即选用碳当量低的优质钢材,尤其是避免母材大型夹渣。

所以在球壳板制造前必须对板材进行严格的超声波检查,对有严重夹层等缺陷的钢材不得使用。

(2)尽量减少氢的来源。

第一,球罐的焊接选用低氢型焊条,必要时要采用超低氢型的焊条;第二,焊条使用前一定要按产品使用说明进行烘干,并贮存在100~150℃的恒温箱中,在使用时放入保温筒内并随用随取,在保温筒内存放时间不得超过4h,否则要按原烘干温度重新烘干,重复烘干不得超过两次;第三,要彻底去除焊接坡口表面及坡口两侧20mm 范围内的油污、水分,、铁锈及其他杂物;第四,不在雨雪天及空气相对湿度大于90%时施焊;第五,采取有效的防风措施,以防止吹弧,使焊接熔池得到有效的隔离保护。

(3)选用适当的焊前预热温度和预热范围。

球罐裂纹的成因分析及预防措施

球罐裂纹的成因分析及预防措施

球罐裂纹的成因分析及预防措施发布时间:2023-02-27T01:47:27.622Z 来源:《工程管理前沿》2022年第19期作者:孙培源[导读] 裂纹是球罐中常见的一种焊接缺陷,也是最危险的一种。

孙培源中石化南京工程有限公司江苏省南京市 210000摘要:裂纹是球罐中常见的一种焊接缺陷,也是最危险的一种。

对裂缝的类型和成因进行了简要的介绍。

本文重点对球罐的裂缝问题进行了深入的研究与分析,并对其成因进行了讨论,并针对一系列的错误,给出了相应的防范措施,以确保整体高效的球形容器的质量与安全。

关键词:预防;球罐;成因;裂纹;措施一、裂纹的主要特征球罐主要缺陷是表面开裂。

该裂缝的特点是:1.支柱和球壳板的角焊缝和上温带的大环缝部位是裂缝的主要部位。

并且,主要发生在焊接中的烫含线位置。

2.立柱和球壳板的连接处普遍存在裂纹(6个支柱中都有),而立柱和球壳的连接处是最大的受力区域。

3.上温带大环缝的角形、错边量、棱角度、成型等方面均优于其它地区,且残留应力较大。

4.球形容器的内部表面出现了一种典型的应力腐蚀裂纹,这是一种典型的 HbS环境下的裂纹。

错边量、棱角情况不佳导致应力集中,大环缝的装配应力、钢板表面冶金缺陷、加工工艺不当等都会导致剩余应力增大,而贮存介质液化气中的H2S含量高。

这两种因素是H2S在潮湿环境中发生应力腐蚀开裂的两个主要因素,并在此基础上形成了裂缝。

5.支撑和球壳极的连接处出现裂缝是因为这个位置是典型的应力集中点,长期受到较大的应力影响,从而导致了角焊缝的开裂。

二、缺陷类型球罐的各种缺陷类型有:裂纹、机械损伤、凹坑、未焊透等。

根据相关数据,裂纹是球罐的主要安全隐患。

裂缝的类型多种多样,根据裂缝的大小分为:宏观裂缝、微观裂缝和超微观裂缝;根据裂缝的发生位置分为:焊缝,熔合区,热影响区,弧坑和焊趾裂缝,根据裂缝的蔓延方向分为横向、纵向和辐射型,根据环境和介质的不同,可以分为:应力腐蚀和疲劳开裂。

球罐检验中裂纹浅析

球罐检验中裂纹浅析

运行提供借鉴 。
关键词 : 球罐 ; 裂纹 ; 安全运行
文 章 编 号 :0 8— 8X( 0 1 1 04 0 中 图分 类 号 :G 文献 标 识 码 : 10 0 3 2 1 )2— 0 0— 3 T B
某石化公 司液化气球 罐主体材质 为 1Mn 直径 6 R, 130 容积 l0m , 计 压力 为 18MP 最 高 工 20 m, O0 设 .0 a,
作压 力 0 9 M a 设 计 温度 5 ℃ , 作 温 度 为 3 ℃ , .0 P , 0 工 0
表 1 硬 度 测试 结 果
使用 介质 为 拔 头油 ( 烷 、 质 碳 五 ) 戊 轻 。液 化 气球 罐
20 0 4年 1 月制 造 出厂 ,0 5年安装投人使 用。 1 20 20 0 8年 8月 首次 开罐 检 验 , 发 现裂 纹 。2 1 未 01
分析 。
1 1 硬度 测试 .
通过对容器材 质的金 相分析 , 以说 明材质 组成 可
相是什 么 , 能观察 其 形状 、 大小 、 数量 、 布 以及其 均 分
匀性 ; 以判 断材质 组织 是 否正 常 ; 以用 于验证 在 可 可
某些条件下 产生 的腐蚀 , 特别 是 应力 腐 蚀 ; 以观察 可
1 2 金相分 析 .
分布于 整条 环缝 ; 大 、 环 ( D、 E缝 ) 现 2条 下 小 C D 发
裂纹 。经打 磨消 除 , 打磨 坑深 最深 8 6 m。 .r a
1 检 测 测试 分 析
鉴 于磁 粉检 测 中发现 的裂纹 分 布情 况 , 向为 走 环向, 沿焊缝 纵 向分布 , 分别 进行 了硬度 测试 和金相
刻划破 裂 的能力 , 硬 度值 可 以表 征材 料 的弹 性 塑 而 性 、 变强 化 、 度 和韧性 等一 系列不 同 的物理量 组 形 强 合 的一种 综合性 指标 J 。

乙烯球罐产生裂纹的原因分析及处理措施

乙烯球罐产生裂纹的原因分析及处理措施

乙烯球罐产生裂纹的原因分析及处理措施摘要:在石油化工生产装置中,乙烯球罐是比较重要的一类存储设备,大型高参数球罐和高强度钢在球罐制造中得到了广泛的应用。

通对国内外对石油化工生产装置中乙烯球罐的安全事故分析和开罐检查结果表明,发生事故的乙烯球罐的应力腐蚀开裂主要发生在焊接接头处。

为此,球罐安装施工技术人员要提高乙烯球罐施工技术水平,加强乙烯球罐施工的全面质量过程管理,加强对球罐钢材料的冲击韧性、焊接性的管控,特别是要对应力腐蚀抗力提出更高的要求,以提高乙烯球罐的质量和安全性。

关键词:球罐、容器、开裂、缺陷乙烯球罐是石油化工生产装置中的一种承受内部压力的容器。

因乙烯原料的特殊性,不允许乙烯球罐有裂纹,如线性或平面缺陷。

一旦检测到缺陷,应通过无损检测去除、修复和确认。

由于球罐具有容量大、承压能力强等特殊优点,为了保证球罐的安全使用,对球罐的性能提出了很高的要求。

近年来,国家有关部门对球罐的设计、制造、安装、使用、检验、维修和改造等方面都有严格的规定,以确保球罐的安全性能。

1 乙烯球罐开裂的原因1.1 球罐裂缝的形成焊接过程中产生冷裂纹的主要原因是钢的硬化倾向、焊接接头中的氢含量和分布以及焊接接头的约束应力。

当冷却速度较快时,HAZ中会出现大量的贝氏体和马氏体。

特别是形成粗孪马氏体时,其缺口敏感性增加,脆性严重,在焊接应力作用下会产生冷裂纹。

此外,由于扩散氢的富集,淬火脆化区出现微裂纹。

裂纹尖端形成的三维应力区通过诱导氢扩散得到富集,使微裂纹扩展为宏观裂纹,即延迟裂纹,即冷裂纹。

因此,使用的电极必须按批号重新检测,扩散氢含量应小于6ml/100g,使用前必须烘干。

一般需要焊前预热和焊后缓冷,严格控制焊前预热和焊后加热温度;此外,焊接过程中球壳板组产生的约束力无法释放,焊接层之间产生裂纹;为了保证组与组之间的间隙,在装配球罐的上板、下板和圆周缝时,需要对各板进行调整。

坦克组的技术能力取决于人员。

球罐内局部产生装配应力,焊接过程中产生的微裂纹在装配应力作用下扩展为裂纹。

在役氢气球罐的裂纹分析及修复

在役氢气球罐的裂纹分析及修复

在役氢气球罐的裂纹分析及修复摘要:燃气区一台400 m3氢气球罐,运行三年后首次检验发现有不同程度的裂纹,为此从球罐组装、焊接、材质、机械损伤、应力腐蚀这五个方面分析了球罐裂纹产生的主要因素;针对球罐的具体情况,又从焊缝表面缺陷和内部缺陷的清除、修复、热处理及防腐等方面提出了修复和预防措施。

实践证明,修复和预防措施有效可靠,保证了球罐的安全运行。

关键词:球罐裂纹分析修复措施1.0球罐概况焦炉煤气制氢装置氢气球罐B532由中冶天工结构容器分公司按GB12337和GB150规范设计,球壳板材为Q345R,由中冶天工钢构容器分公司压制成球片,2009年由中冶天工钢构容器分公司现场组装,2009年末投用。

2012年经检验机构进行了首次开罐检验,发现裂纹共20处裂纹39条,其中单个裂纹最长10 mm,最深6.2 mm。

2013年再次开罐检验未发现新生缺陷。

球罐技术参数如下:容器类别:Ⅲ设计压力:2.0MPa 设计温度:50℃介质:氢气材质:Q345R容积400m3板厚:30mm 焊条:J5071.1 首次开罐检验情况该球罐投用三年后首次开罐检验情况如下:表面缺陷采用磁粉检测、埋藏缺陷采用超声波检测。

内外表面对接焊缝100%磁粉探伤,共发现20处39条裂纹超标缺陷,经打磨消除。

其中12处(深度小于3mm),无需补焊,其余8处打磨深度超过3mm(深度为3~6.2mm), 补焊返修由球罐原制造安装单位实施,对返修后的位置采用局部热处理,复探合格。

球壳板焊缝排版示意见图1,图 1 球壳板焊缝排版示意首次检验出现的缺陷位置基本都集中在BC焊缝(即北温带与赤道带的环焊缝)及焊缝热影响区,裂纹大部分为横向裂纹,与焊缝垂直。

裂纹集中出现在球罐的同一焊缝部位,说明该条焊缝自现场安装以来一直存在某种诱发裂纹的倾向。

具体数据见表1检验发现的裂纹位置、大小及打磨深度表。

表1检验发现的裂纹位置、大小及打磨深度表2.0 导致球罐裂纹的因素分析球罐从安装到使用产生裂纹的主要几个因素:2.1 组装因素球罐在组装过程中,若各种尺寸达不到规范要求而进行强力组装,就会产生约束应力,焊后应力无法释放,会产生裂纹。

球罐裂纹缺陷分析及修复

球罐裂纹缺陷分析及修复

球罐裂纹缺陷分析及修复摘要:本文着重对球罐裂纹缺陷进行了深入的研究和分析,探讨了产生裂纹的原因,并对重大氢腐蚀或应力腐蚀等相关因素进行了分析,针对一系列误差提出了相应的修复方案,有效地保证了整个工程的全面有效球形容器的质量和安全。

关键词:球罐;断裂修复;全面检查考虑到球罐裂纹的缺陷,有关科学家做了大量的研究,球罐裂纹问题主要表现为冷裂纹,主要是氢腐蚀引起的,材料的耐蚀性和马氏体含量等相关因素。

同时,球罐内的裂纹也有热裂纹,其原因是各种合金元素对钢温度的敏感性差异较大,进而在晶体石膏材料上出现了不良缺陷。

根据裂纹产生和分布的一般特点,采取有效的防裂措施,确定了一般球罐的裂纹检测,讨论了主要的冲击问题,以避免后续工作中出现裂纹问题,提高整个球罐的质量和安全,提供适当的修理方法。

1 球罐裂缝原因分析1.1 氢腐蚀裂缝氢腐蚀是影响球罐裂纹的重要因素之一。

氢腐蚀主要由焊接材料和室外的水蒸气、油污和铁锈引起。

高温电弧作用使各种金属波在球形容器中分裂氢原子,在焊接过程中形成分布的氢元素。

氢腐蚀理论认为,氢腐蚀主要引起罐内的水蒸气、油和铁锈以及球形金属,当氢浓度达到极限值时,球罐表面裂纹扩展。

1.2应力裂缝球罐安装时,通常需要先缝两针,再缝环。

一个球罐在开会的时候,一些外部的应力是不可避免的,因此,球罐在装配过程中的反复装配不宜过大,否则会对球罐的表面结构产生不利影响,造成应力差的问题,球罐焊接后,热处理的全部影响无法完全消除,焊接残余应力对金属结构的影响仍然十分明显。

1.3 火星结构内容金属材料在罐外通常有一定数量的马氏体组织。

如果martini结构的含量过大,则球形容器表面金属的脆性过大,这对冷裂纹也有非常重要的影响,特别是与焊接有关的,往往会出现一个坏的冷裂纹问题。

2 球罐裂纹主要原因分析一旦焊接完成,焊接区域的温度将继续升高,泄压工作产生的裂纹主要是热裂纹,也被有关人员称为应力裂纹。

产生这种裂纹的主要原因分为两个关键因素:第一,合金中所含的不同元素:在钢铁中,如制梨耐热钢、铁材料中的微量营养素等,热裂纹问题正引起越来越敏感的问题。

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CF-62钢制压力容器中的裂纹分析与预防措施Crack Analysis Suggestions For Cracking Prevention Of Some CF-62 Steel Pressure Cessel李平瑾李蓉蓉陈学东袁榕Li Pingjin Li Rongrong Chen Xuedong Y uan Rong合肥通用机械研究所Hefei General Machinery Research Institute摘要:本文通过现场调查、球罐组焊、在役容器检测及失效分析,对近些年来投用的国产CF-62钢制作的球罐等设备上出现的裂纹成因进行探讨,对其残余应力水平进行阐述,对相关标准中的设计、制造、检验技术条件的完善化提出一些建议,为这类钢今后的制造和长周期安全运行提供借鉴。

Abstract:In this paper the causes of cracks are investigated that appear on the equipment such as localized CF-62 steel spherical tank put into service in recent years through field investigation, spherical tank assembly & welding, in-service vessel inspection and failure analysis and the level of residual stress is described. Some suggestions are proposed about perfection of design, fabrication and inspection specifications in relevant standards, which provide references for future fabrication and long-term safe operation of this type of steel.关键词:国产CF-62钢制设备应力腐蚀开裂再热裂纹残余应力.Keywords:Localized CF-62 Steel Equipment, Stress Corrosion Cracking, Reheat Cracks, Residual Stress引言随着设备的高参数和大型化,希望开发出强度高、韧性好、加工成形和焊接性能优良的钢材。

上世纪70年代日本等国家针对大型球罐研制出σs≥490MPa、σb≥610MPa的低碳微合金、低焊接裂纹敏感性的高强钢(简称CF-62钢)。

上世纪70~80年代,我国高参数的大型球罐用高强钢全部依靠进口,例如1986年北京建造的4台5000m3和2台10000m3的天然气球罐就是引进日本的CF-62钢。

上世纪80年代初期武汉钢铁公司组织有关单位开展σs≥490MPa的低焊接裂纹敏感性钢种的研制。

上世纪80年代中期由合肥通用所组织有关单位进行国产CF钢的工程应用研究,为我国大型球罐国产化提供大量的有价值的数据。

近十多年来,国产CF-62系列钢已较广泛地应用于50~2000m3的氧气、氮气、液化石油气、丙烯、乙烯等球罐。

其总数超过100台,最低设计温度达-40℃,其中进行焊后整体热处理和不进行焊后整体热处理的大约各占一半。

此外,该类钢还用于大型水电站的高压岔管和管道以及大型挖掘机等重型机械。

随着工程上的扩大应用及经验的积累,人们对这类钢的认识在深化。

设备安装、制造以及使用中的问题也在暴露,目前这类钢制设备的裂纹屡有发生。

本文列举笔者所参与或了解的石油化工和燃气行业中的某些07MnCrMoVR和07MnNiCrMoVDR钢制球罐检验及失效分析的实例与同行商榷,以求钢材及制造工艺的完善化,最终达到设备能长周期安全运行的目的[1,2,6]。

1. CF-62钢制设备的应力腐蚀应力腐蚀是指金属材料在某些介质中,由于拉应力的作用造成的一种延迟破裂。

其形成必须有一定的金属组织、应力和介质在特定条件下的联合作用。

它可能发生在母材上,也可能发生在焊缝上,但因焊接接头粗晶粒的存在以及不可避免的残余应力影响,所以应力腐蚀开裂出现机率高的仍是焊接接头及邻近母材。

调质型CF-62钢的金相组织主要是板条状的回火马氏体、回火索氏体和贝氏体。

其所占的比例随板材厚度方向而异,钢板表面的回火马氏体和索氏体占2/3以上,因此,钢材(特别是表层)的强度和硬度较高。

对低合金钢来说,湿H2S环境与含O2及CO2的液态氨环境会引起材料的应力腐蚀开裂。

CF-62钢的强度、硬度较高,在含有腐蚀介质的环境中,容易形成应力腐蚀开裂。

例一:天津石化公司石化二厂1000m3丙烯球罐的应力腐蚀开裂[3]。

该球罐于1995年由天津球罐联营工程公司设计、金州石化机械厂压片、鞍山压力容器厂现场组装,组装后未进行整体热处理。

其设计压力2.16MPa、主体材质为07MnCrMoVR、规格φ12300×36mm。

1996年1月投入使用,1998年5月该球罐因混装H2S严重超标的粗丙烯(H2S含量达上千ppm),在很短时间内上温带纵缝出现穿透性裂纹而泄漏,开罐检查发现球罐内壁有数百条典型的应力腐蚀裂纹。

例二:宁夏化工厂甲醇水分离器的应力腐蚀开裂[12]。

甲醇水分离器是合成氨装置中的重要设备,其设计压力为8.4MPa、操作压力为7.8MPa,操作温度为50~-40℃。

介质主要是H2、CO2、CO、CH3OH等。

其结构为两段筒节和上、下封头组成,规格为φ1800×44×4300mm,材质为07MnNiCrMoVDR。

设备于1994年设计,1995年制造,1996年初投用。

1996年10月2日该设备在正常操作运行时发生突发性爆炸起火。

兰石所对其进行了失效分析:虽然裂纹是在下筒节鼓肚区附近具有密集气孔的长度×深度为240×30mm的陈旧断口前沿15mm处启裂,并沿HAZ粗晶区扩展,最终甲醇水分离器因强度不足而撕裂、泄漏并引起化学爆炸。

但是在设备鼓肚前钢材已存在严重的应力腐蚀损伤,检验表明:沿纵缝近缝区以鼓肚部位为中心的残片断面内表面存在长约1m、深3~6mm的晶间开裂。

这是因介质中的H2S含量严重偏离设计要求(小于50ppm),有时达到1000ppm。

例三:上海宝钢650m3无水液氨球罐的应力腐蚀裂纹[15]。

该球罐的设计压力:1.724Mpa,规格:φ10700×44mm,材质:07MnCrMoVR,工作介质为无水液氨。

1998年4月投入运行。

1999年3月开罐检验发现:内表面焊缝有3条裂纹,热影响区有1条裂纹,母材有17处裂纹(分布于整个球皮);外表面焊缝有1条裂纹,热影响区有3条裂纹,母材有2处,裂纹主要分布在球罐上半部。

经金相和材料检验,内壁的裂纹具有明显的应力腐蚀裂纹特征。

例四:大庆石化公司1500m3丙烯球罐的裂纹该球罐规格为φ14300×44mm,材质:07MnCrMoVR,1999年4月投入使用。

2001年11月进行开罐检验时发现:下极板有三条长30~40mm、深1mm的裂纹,取样管角焊缝内壁有一处75×4mm的表面裂纹(初步判断为应力腐蚀裂纹),打磨至4mm时消除。

总之07MnCrMoVR系列钢由于强度、硬度和应力水平比较高,对应力腐蚀比较敏感。

因此对可能发生湿硫化氢环境与含氧及二氧化碳的无水液态氨环境,应避免采用07MnCrMoVR 系列钢。

对已投用的CF-62钢制压力容器,只要其使用环境是液化石油气、无水液氨,在用检验时,除采用正常的检验方法外,内壁应采用湿荧光磁粉检测,必要时采用适当的表面涂层的对内壁进行防护。

对已开裂的容器,一定要分析裂纹产生的机理,进行安全与寿命评估后,再修复使用。

2. CF-62钢的焊后热处理及再热裂纹该类钢的含碳量低(C≤0.09%),其高强度是通过钢中加入Cr、Mo、V等碳化物形成元素的弥散强化以及添加B等淬透性强的元素来达到的。

在满足高强度的同时又涉及到两个问题:一是焊后整体热处理;二是再热裂纹。

2.1 焊后热处理的最大厚度限制按我国规范,对于σs≥490Mpa的钢材,一般情况下焊后应进行消除应力处理(SR处理)。

而按日本JISB8243-1981《压力容器的构造》中规定:球壳壁厚在32mm以下的焊接接头可不进行SR处理。

壁厚在32~38mm,若进行95℃以上的预热也可不作SR处理。

日本高压气体安全协会1980年《高强度钢使用规范》也有同样的规定。

自上世纪70年代我国引进的数十台CF-62钢球罐(最大厚度达36~38mm)均未进行焊后热处理。

对国产这类钢,尤其是厚度为44~46mm的乙烯、丙烯球罐等工程实施中,仍采取焊后热处理。

GB12337《钢制球形储罐》也规定:对厚度大于38mm的07MnCrMoVR系列钢应进行焊后热处理(565±20℃),但这又涉及再热裂纹的问题。

2.2 再热裂纹CF-62钢含Cr、Mo、V等元素,这些元素以合金碳化物的形式强化基体。

但在焊接时,临近熔合线的母材被加热到1300℃左右,钢中的合金碳化物被溶解,焊后来不及析出,而在随后的SR处理过程中,这些合金碳化物在晶内弥散析出,从而强化了晶内,使应力松弛时的蠕变变形集中于HAZ粗晶界。

与此同时,片条状的碳化物、硼和杂质元素易偏析于晶界,在拘束力较大的场合下,加速钢材沿晶界开裂,这就是焊后整体热处理过程中产生的再热裂纹。

上世纪80年代中期,CF钢应用研究课题协作组对钢材再热裂纹敏感性进行过试验[13]。

北京钢研总院采用IIW(国际焊接学会)推荐的高温缓慢拉伸法在Gleeble—1500热模拟试验机上,将试样加热到1300℃左右(模拟HAZ粗晶区),然后再经SR处理(试验时采取580℃、600℃、620℃),同时缓慢加载拉伸至断裂,最后测定断面收缩率(Ψ),按A.G.Vinckier 的评定标准进行评定。

结果表明:国产CF-62钢的再热裂纹敏感性介于“非常敏感”和“敏感”之间。

西安交大用插销法进行应力松弛试验,通过测定HAZ粗晶区再热裂纹敏感温度以及实际SR 温度下的临界应力评定钢材的再热裂纹敏感性。

经测定国产CF-62钢的敏感温度为650℃(日本钢材则为630℃),在敏感温度下的临界应力仅为13.8kgf/mm2,结果表明:该类钢属于对再热裂纹敏感的钢种。

上述两种试验均证实:该钢对再热裂纹敏感,若将SR处理温度降低至580℃,则其面缩率和临界断裂应力均大大提高,从而不会产生再热裂纹。

一些工程建设就是按这种推荐方法实施SR处理的,但有的球罐按此推荐仍未能避免再热裂纹,实例如下:福建炼化公司G-2071、G-2073两台2000m3丙烯球罐[4]由合肥通用机械研究所1999年2月设计,武钢提供板材,广重压力容器公司压片,中石化第十建设公司现场安装,合肥通力工程建设监理有限公司现场监理。

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