乙烯球罐局部硬度偏低球殼板安全狀況分析

某化工廠乙烯球罐定期檢驗中（圖1，技術參數見表1），兩塊球殼板C1、C9硬度值異常偏低，球殼板C1內表面硬度值HB119～125、球殼板C9內表面硬度值HB130～140，兩塊球殼板外觀無明顯變形，而其他球殼板硬度值均在HB190～210之間。定期檢驗過程中，采用硬度、光譜、顯微金相等檢測手段對球殼板材質狀況進行了檢測和分析，兩塊球殼板硬度偏低現象是其表面脫碳導致的。通過對硬度偏低部位打磨消除和安全狀況分析，該球罐承受載荷能力能夠滿足使用條件要求。

一、硬度、光譜、顯微金相檢測及分析

1.硬度檢測及分析

對C1內表面及C9內、外表面進行了硬度檢測，其結果見表2至表4。

由表2至表4可知，硬度值變化趨勢為隨打磨深度的增加而提高。基于材料硬度與材料抗拉強度之間的關聯關系，按照 DIN EN ISO18265《金屬材料硬度值的換算》，打磨2.5mm深度時，硬度值為HB190.0，其對應的材料抗拉強度為640MPa，大于07MnNiCrMoVDR材料標稱抗拉強度下限值610MPa。由此可知，硬度偏低范圍為由表層開始2.5mm以內。

2.光譜分析

采用定量光譜分析方法對局部硬度異常較低的C1、C9球殼板進行主要合金含量的光譜分析，其結果符合GB150—1998附錄A中有關07MnNiCrMoVDR的要求。

3.金相分析

采用現場金相復膜方法對局部硬度異常較低的C1、C9球殼板進行金相分析。結果表明，球殼板存在脫碳現象，隨打磨深度增加，脫碳現象逐漸減少至最終消失，也證明了局部硬度異常偏低僅限于局部球殼板內外表面的沿壁厚方向上的一定區域內，而不是整個壁厚方向上的全部劣化。

綜合硬度、光譜、金相等測試結果進行分析，乙烯球罐I-TK-9561C的局部球殼板硬度異常偏低現象不是球罐制造過程中或者使用過程中產生的損傷，而是球殼板的鋼板材料本身由于遭到某種異常受熱過程所導致的表面脫碳現象。

二、球罐安全狀況分析

1.局部硬度異常的結構極限分析

根據硬度、光譜、金相分析結果，考慮到球罐損傷范圍在內外表面2.5mm以內，保守假設球罐內外表面2.5mm厚度范圍以內材料不承載，則實測壁厚38.6mm，球罐有效厚度33.6mm，即假設球罐整體減薄5mm。根據GB/T19624—2004《在用含缺陷壓力容器安全評定》中有關球形容器的塑性極限載荷的計算公式進行計算，有效厚度為33.6 mm時的許用載荷P為3.32MPa，大于球罐最高工作壓力（2.0MPa），因此，局部硬度異常不影響球罐安全使用。

2.凹坑缺陷最高允許工作壓力分析

根據GB/T19624-2004，對硬度異常部位打磨的凹坑進行無量綱參數G0計算，通過計算得出G0為0.0041≤0.10，說明該坑在允許范圍內。

三、綜合分析

上述檢測結果證明局部球殼板硬度異常偏低部位沒有明顯變形，沒有明顯腐蝕減薄，材料合金成分基本符合材料標準要求，損傷范圍不超過由表面開始2.5mm以內，球罐承受載荷能力能夠滿足使用條件要求。綜上所述，乙烯球罐I-TK-9561C在正常操作條件（最高工作壓力：2.0MPa；最高工作溫度：-27℃；介質：乙烯）下可以使用。

（作者單位：北京市特種設備檢測中心）