Ⅲ類壓力容器接管角焊縫裂紋分析

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前言　

　　某燃?xì)夤居?00m3液化石油氣貯罐15臺(tái)，1996年6月投入運(yùn)行，1997年7月首次開(kāi)罐檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有2臺(tái)貯罐的溫度計(jì)接管角焊縫出現(xiàn)裂紋；2003年5月第二次開(kāi)罐檢驗(yàn)，同樣又發(fā)現(xiàn)另2臺(tái)的溫度計(jì)接管角焊縫、1臺(tái)人孔角焊縫出現(xiàn)裂紋。本文以其中一處溫度計(jì)接管角焊縫裂紋為例，分析裂紋產(chǎn)生原因及處理辦法。

1　貯罐技術(shù)特性

　　內(nèi)　徑：Φ3000mm

　　壁　厚：封頭22mm，筒體20mm

　　主體材質(zhì)：16MnR

　　設(shè)計(jì)壓力：1.8MPa

　　設(shè)計(jì)溫度：-19℃～+50℃

　　介　質(zhì)：液化石油氣

　　容器類別：Ⅲ類

2　缺陷情況

　　溫度計(jì)接管位于貯罐封頭中下部，接管規(guī)格為Φ32mm×3.5mm，材料為20#無(wú)縫鋼管。對(duì)其罐內(nèi)表面角焊縫做磁粉探傷檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)磁痕顯示，用砂輪打磨，發(fā)現(xiàn)裂紋，長(zhǎng)度沿周向擴(kuò)展，最長(zhǎng)62mm，磨深至6mm時(shí)出現(xiàn)空洞，證實(shí)為未焊透，而且是整圈未焊透，最深14mm。

在鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中，我們經(jīng)?？吹浇庸芙呛缚p出現(xiàn)裂紋、泄漏而必須補(bǔ)焊的現(xiàn)象。

3　原因分析

　　《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第54條規(guī)定，“……鋼制壓力容器的接管(凸緣)與殼體之間的接頭設(shè)計(jì)……有下列情況之一的，應(yīng)采用全焊透型式：1.介質(zhì)為易燃或毒性為極度危害和高度危害的壓力容器；……；3.第三類壓力容器；……”。

　　液化石油氣貯罐是貯存易燃介質(zhì)的 類壓力容器，因此接管與殼體的連接角焊縫應(yīng)采用全焊透型式。審查設(shè)計(jì)圖紙亦標(biāo)明為全焊透結(jié)構(gòu)。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，制造廠往往只對(duì)筒體的對(duì)接焊縫嚴(yán)格把關(guān)(因?yàn)樾枰錾渚€探傷或超聲波探傷檢查)，而對(duì)那些接管角焊縫卻重視不夠，沒(méi)有按圖施工，應(yīng)該開(kāi)坡口焊接而沒(méi)有開(kāi)坡口，錯(cuò)誤地認(rèn)為只需將角焊縫填滿，試壓時(shí)不漏就萬(wàn)事大吉了，反正角焊縫沒(méi)有要求做無(wú)損探傷檢查。所以，接管角焊縫存在未焊透、夾渣等缺陷是很普遍的現(xiàn)象。

　　可以肯定，容器焊接完成后已經(jīng)對(duì)角焊縫做過(guò)磁粉探傷或滲透探傷檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋。但是，在隨后的熱處理、水壓試驗(yàn)以及投入使用后介質(zhì)的不斷充裝過(guò)程中，由于交變應(yīng)力的作用，未焊縫、夾渣缺陷作為裂紋源，首先在其尖端產(chǎn)生微裂紋，并隨著交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增長(zhǎng)，微裂紋會(huì)不斷地?cái)U(kuò)展，最后形成可探測(cè)到的表面裂紋。

4　缺陷處理

　　4.1　角焊縫未焊透也將影響到在用壓力容器的安全狀況等級(jí)評(píng)定，因?yàn)樗鞘鹿实碾[患，它的危害性也很大?！对谟脡毫θ萜鳈z驗(yàn)規(guī)程》第30條“……按規(guī)定應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)的角接焊縫或接管角焊縫而沒(méi)有采用全焊透結(jié)構(gòu)的主要受壓元件，如未查出新生缺陷(不包括正常的均勻腐蝕)，可定為3級(jí)，否則定為4級(jí)或5級(jí)。”所以，檢查發(fā)現(xiàn)裂紋的接管角焊縫必須返修合格。

　　4.2　可參照如下方案返修

　　用碳弧氣刨或砂輪打磨方法清除裂紋，清根、開(kāi)坡口，按下面的工藝焊接：

　　焊前預(yù)熱到100℃～150℃；

　　焊條選用E5015或E4315，Φ3.2mm，焊接電流90～120A，電壓22～26V；

　　焊后立即用石棉包裹緩冷；

　　焊角尺寸按圖紙要求或GB150-98附錄J圖J3、J4；

　　外觀檢查合格后再作磁粉探傷或滲透探傷；

　　水壓試驗(yàn)合格后投用。