液化石油氣球罐無損檢測(cè)及裂紋處理研究

（廣東省潮州市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，廣東 潮州 521011）

液化石油氣球罐無損檢測(cè)及裂紋處理研究

張廣鑫

（廣東省潮州市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，廣東 潮州 521011）

球罐作為一種特殊的壓力容器， 在液化石油氣中得到了廣泛使用。液化石油氣球罐必須進(jìn)行定期的檢測(cè)工作，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題，以確保球罐的安全性。本文闡述了液化石油氣球罐無損檢測(cè)過程，詳細(xì)論述了檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)的問題，并分析了球罐裂紋發(fā)生的原因，給出了具體的處理措施，保證了液化石油氣球罐的安全性。

液化石油氣；球罐；檢測(cè)；裂紋；處理

多年來對(duì)液化石油氣球罐的使用和檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 這類儲(chǔ)罐很少發(fā)生強(qiáng)度破壞，大多數(shù)是由裂紋引起的破壞。下面就液化石油氣球罐無損檢測(cè)過程進(jìn)行詳細(xì)的論述，并重點(diǎn)對(duì)球罐裂紋問題的處理進(jìn)行探討。

1 檢驗(yàn)過程

某一個(gè)石化公司在2008年組焊了一臺(tái)體積為1000立方米的石油罐，在2009年開始使用。有相關(guān)法律規(guī)定，每隔3年就要對(duì)其進(jìn)行一次全面的檢查。因此在2012年經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)石油罐表面有122處出現(xiàn)了裂紋，形成的主要位置在赤道下熔合的部位，還有一些存在于赤道帶下熔合的部位。形狀細(xì)長(zhǎng)，最長(zhǎng)的裂縫達(dá)到了650mm，深度為9mm。具體的裂紋出現(xiàn)情況如圖1所示。

2 檢驗(yàn)問題

2.1 經(jīng)過檢查后的宏觀結(jié)果

確保球罐錯(cuò)邊情況下最大值為1.5mm，環(huán)焊縫是2.5mm，棱角度不能超過4.5mm，縱縫角度不能超過5mm，焊縫高留有2.5mm。球罐出現(xiàn)了比較輕微的腐蝕情況，別的參數(shù)經(jīng)過檢查合格，在液位計(jì)等附件上的檢查也安全。

2.2 測(cè)定壁厚情況

經(jīng)過測(cè)定壁厚的最小值為47.6mm。

表1 石油罐參數(shù)情況分析

圖1 產(chǎn)生裂紋的分布情況

表2 尺寸評(píng)定情況

2.3 磁粉結(jié)果

取1/5的球罐外表進(jìn)行對(duì)接和焊縫，同時(shí)全方位焊縫支柱、球殼以及檢測(cè)磁粉，球罐的表面出現(xiàn)了122出裂紋，形成的主要位置在赤道下熔合的部位，還有一些存在于赤道帶下熔合的部位。形狀細(xì)長(zhǎng)，最長(zhǎng)的裂縫達(dá)到了650mm，最短為10mm，深度最大為9mm，最小為1mm。

2.4 運(yùn)用超聲波進(jìn)行檢測(cè)

檢測(cè)表面的裂紋情況，有18個(gè)位置的缺陷超標(biāo)，表現(xiàn)主要是裂紋，深度在9mm以內(nèi)，長(zhǎng)度在650mm以內(nèi)，此外還有氣孔等方面的缺陷也被檢測(cè)出來，但是這些缺陷都在標(biāo)準(zhǔn)的范圍中，屬于制造存在的缺陷，允許不處理。

2.5 測(cè)定硬度

赤道帶以上或以下的區(qū)域普遍都存在比較高的硬度值，尤其是以上的裂紋位置，硬度的最大值接近HB230，而下側(cè)的則是HB210。

3 成因分析

按照球罐制造以及安裝上的要求并結(jié)合檢驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析。

（1）球罐裂紋形成的主要位置在赤道下熔合的部位，還有一些存在于赤道帶下熔合的部位，形狀細(xì)長(zhǎng)，較差的位置集中在赤道上側(cè)的成形和棱角度，因其組裝應(yīng)力很大，不能全部釋放，因此形成裂紋。

（2）檢查了相關(guān)的安裝資料后發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)和修理需要1個(gè)多月的時(shí)間，時(shí)間推移到了動(dòng)機(jī)才能進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，所以就形成了裂紋。

（3）球罐在制造的時(shí)候有一些區(qū)域有卒硬，相比于這次的檢驗(yàn)裂紋，有很高的硬度值，原因是將其安裝的過程中沒有進(jìn)行預(yù)熱，硬化組織產(chǎn)生以后進(jìn)行了全面的熱處理，但是并沒有很好的效果。對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的分析得出，硬度太高會(huì)對(duì)材料韌性產(chǎn)生影響，降低韌性值，受冷則會(huì)出現(xiàn)裂紋，而且在應(yīng)力和腐蝕作用下也會(huì)產(chǎn)生裂紋。

經(jīng)過分析以后可以得出一個(gè)結(jié)論，裂紋產(chǎn)生是因?yàn)榍蚬拊诮M裝過程中存在應(yīng)力，在進(jìn)行熱處理的時(shí)候也不夠及時(shí)因而使得裂紋擴(kuò)展。

4 處理缺陷因素

處理這些裂紋的首要任務(wù)就是要打磨并將其消除，打磨以后會(huì)形成一個(gè)個(gè)凹坑，這就會(huì)改變?cè)腥萜鲬?yīng)力的分布情況，因此就不能夠再采取原有的計(jì)算方法對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算處理了。經(jīng)過打磨以后，原有的凹坑如果數(shù)值在正常的范圍以內(nèi)，那么就不需要進(jìn)行補(bǔ)焊的工作，因?yàn)槟菢右膊粫?huì)對(duì)定級(jí)產(chǎn)生影響。

4.1 凹坑無需補(bǔ)焊

打磨后的裂紋會(huì)形成一定的深度，如果其深度在一定范圍內(nèi)，那么就會(huì)存在凹坑，對(duì)定級(jí)不會(huì)造成影響，很多的裂紋都符合這方面的范圍。其次，要按照矩形長(zhǎng)軸和短軸的情況規(guī)定深度是2A（mm）、C（mm）、2B（mm），從而計(jì)算出其參數(shù)，如果參數(shù)在0.10以內(nèi)，那么凹坑所處的范圍則屬于標(biāo)準(zhǔn)范圍。

4.2 凹坑需要補(bǔ)焊

不滿足以上要求的就要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)焊。

4.3 參數(shù)的計(jì)算分析

對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的規(guī)則需要一定的條件，這些條件包括：

（1）保證凹坑光滑，表面的過度平緩，此外還要確保周圍沒有其他的缺陷。

（2）保證凹坑周圍沒有幾何或是有較為尖銳棱角的范圍。

（3）容易沒有受到外來的壓力與載荷。

（4）圓筒薄壁的值在0.18以內(nèi)或者是球殼薄壁值在0.10以內(nèi)。

（5）材料的選擇要符合相關(guān)壓力的要求，不能出現(xiàn)劣化的情況。

（6）深度不能超過12mm而且要比臂厚值的1/3要小，而坑底的厚度最小也要在3mm以上。

（7）凹坑的半長(zhǎng)要在1.4（RT）1/2之內(nèi)。

半寬要大于3倍的深度值，計(jì)算的公式要以G0=CA/[T（RT）1/2]為準(zhǔn)。具體情況見表2。

4.4 修補(bǔ)缺陷

（1）修補(bǔ)以前，有缺陷的裂紋需要配置一個(gè)修補(bǔ)方案，要通過相關(guān)的設(shè)計(jì)單位的批準(zhǔn)才能統(tǒng)一準(zhǔn)備修補(bǔ)的設(shè)備，同時(shí)需要一批具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工作人員進(jìn)行施工，返修工作需要特種設(shè)備的檢驗(yàn)和監(jiān)督下實(shí)施。

（2）打磨好裂紋的表面，將裂紋徹底進(jìn)行清除，接著采用磁粉進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)還有未清除的裂紋要繼續(xù)清除并打磨，直到徹底清除干凈為止。如果裂紋埋伏較深，可以選擇采用超聲波對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，準(zhǔn)確定位裂紋的位置，再用碳弧氣刨慢慢清除缺陷的部位，在就要到達(dá)時(shí)停止，轉(zhuǎn)變打磨形式，采用砂輪機(jī)清除缺陷，完畢后要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，確定清除干凈以后工作完成。

（3）如果凹坑需要補(bǔ)焊，那么要提前對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱，將冷卻的速度減慢，降低受到影響的硬度，盡量避免產(chǎn)生組織硬化，同時(shí)中心以修補(bǔ)的位置為準(zhǔn)，采用150mm半徑的范圍進(jìn)行預(yù)熱，溫度保持在125℃～175℃之間。

（4）選用具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工作人員進(jìn)行焊接工作，嚴(yán)格根據(jù)評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行，選擇被烘干的E5015焊條，保持每層之間為4mm左右，焊干以后再徹底清除焊渣，同時(shí)保持溫度在150℃以上。

（5）焊干后要對(duì)其進(jìn)行檢查，先檢測(cè)外觀是否合格，并在24小時(shí)時(shí)間后對(duì)磁粉進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完畢后采用超聲復(fù)檢，比例保持在100%。

（6）熱處理球館的局部，在返修工作中，要按照深度的情況考慮消除應(yīng)力采用的可能性，如果需要那么久要對(duì)局部進(jìn)行加熱，溫度保持在625℃左右，并在加熱的部位保持溫度。

（7）根據(jù)監(jiān)察規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格進(jìn)行耐壓的試驗(yàn)，保證受壓的元件在進(jìn)行補(bǔ)焊工作中深度不能小于球罐厚度的一半。

（8）在修補(bǔ)工作完成以后以最高的工作壓力為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行氣密性的實(shí)驗(yàn)，對(duì)密封性做保障工作。

結(jié)語

球罐所產(chǎn)生的各類質(zhì)量問題中，裂紋是最常見最多的一類，也是危險(xiǎn)性最大的一類質(zhì)量問題。因此，通過無損檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)裂紋問題，結(jié)合球罐裂紋產(chǎn)生的原因，及時(shí)采取有效措施對(duì)避免安全事故的發(fā)生起到至關(guān)重要的作用。

[1]黃立好.在役液化石油氣球罐焊縫表面裂紋分析[J].無損檢測(cè)，2006（11）.

[2]姜義.液化石油氣球罐裂紋的成因分析[J].科技資訊，2011（07）.

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