氧氣球罐裂紋的分析及檢驗建議

伍明康(漢中市特種設備檢驗所,陜西 漢中 723000)

目前氧氣的儲存主要是通過氧氣球罐來實現(xiàn)的，且運用到生活的方方面面，氧氣球罐是氧氣生產(chǎn)使用的重要環(huán)節(jié)。因此，要不斷提高氧氣球罐儲存氧氣的能力與水平，從而實現(xiàn)氧氣球罐價值最大化。

1 裂紋發(fā)現(xiàn)及可能存在區(qū)域

一般而言，氧氣球罐采用的鋼是低碳低合金調(diào)質(zhì)高強度鋼，具有低裂紋與高強度兩大特性，同時在焊接的過程中不容易產(chǎn)生裂紋，焊接性能良好是其最大的優(yōu)勢。裂紋通常位于赤道帶與下極帶環(huán)縫的內(nèi)表面熱影響區(qū)，為了加強對其的檢查，主要采取超聲波技術檢查，發(fā)現(xiàn)有裂紋，必須消除裂紋，對消除后形成的凹坑深度進行判斷，若超過有關規(guī)定，必須對凹坑進行補焊。

2 淺析裂紋產(chǎn)生的原因

一是鋼材的含碳量低。鋼材的含碳量低時會使鋼材的強度和焊接性能達不到氧氣球罐需要的水平，使得在焊接加熱后氧氣球罐產(chǎn)生裂紋，導致運用該種材料的氧氣球罐失效。鋼產(chǎn)生再熱裂紋的工作原理是：鋼中的各種元素以合金碳化物的形式存在，在焊接的過程中，由于溫度過高，合金碳化合物很容易被溶解，且在焊接過程中來不及將溶解物析出來，將大部分的塑性變形讓金屬來承擔，同時，碳化合物主要偏析于晶界，在焊接高溫過程后，很容易使鋼材沿著晶界開裂，從而導致鋼材再熱的過程中容易出現(xiàn)裂紋[1]。

二是焊接場溫度控制力度不夠，容易產(chǎn)生裂紋。焊接是一個系統(tǒng)的施工過程，在各個環(huán)節(jié)都需要接受各種熱加工，使得焊接接頭的塑性、強度以及韌性隨著熱加工的變化而變化，一般情況下要保證焊接溫度場的溫度由高溫到低溫的變化趨勢，才能保證氧氣球罐結構的穩(wěn)定。用于氧氣球罐的鋼在制造的過程中要經(jīng)過淬火過程，這種回火熱處理的方式保證了鋼材的強度與硬度，但在氧氣球罐的安裝過程中，因需要焊接加熱，使得焊接部位發(fā)生變化，進一步改變了材料的供貨狀態(tài)，使得鋼材料的質(zhì)量與性能進一步下降。一般情況下，在高于相變溫度以上的區(qū)域，在進行焊接的過程中，由于冷卻的速度跟不上鋼材的制造速度，導致制成的晶體顆粒較大，達不到材料的相關標準，使得整個鋼材的塑性和韌性下降，在低于相變溫度的地方，由于回火馬氏體的數(shù)量明顯減少，使得局部的強度明顯降低，當前氧氣球罐的實際安裝過程中，一般采用焊接后熱處理和不焊接熱處理兩種方式方法，根據(jù)相關的資料分析表明，無論是采用哪種方式，都會使得球罐的殘余應力水平較高，在焊接的過程中，如果組合化合物的質(zhì)量不過關都需要在這一施工過程中進行處理[2]。

3 關于檢驗建議的幾點淺見

3.1 加強重點部位的檢驗

一般情況下，用于氧氣球罐的鋼材都具有一定的再熱裂紋傾向，在焊接的過程中，由于受溫度的影響，使得焊接過后的原材料狀態(tài)發(fā)生改變，使得原材料出現(xiàn)變形等現(xiàn)象，因此，焊后熱影響是整個焊接過程中較為薄弱的環(huán)節(jié)，在進行檢驗的過程中，要對該部位進行重點檢測，改進檢測方式方法，應對裂紋敏感地帶采用磁粉檢測和超聲波檢測，重點觀測超聲波的回波反射，使得檢測過程取得良好的效果。

3.2 加強重點部位的檢查

在整個氧氣球罐的組裝過程中，要根據(jù)相關檢測規(guī)定，要積極使用超聲波檢測來對球殼板四周進行嚴格的檢查，但在實際的操作過程中，允許存在的鋼板缺陷指標較大，不能充分保證熱影響區(qū)的質(zhì)量，因此，要加強對球殼板四周的質(zhì)量檢查，要嚴格按照檢測的相關標準，采用三級檢查的方式，首先記錄缺陷信號，再進行表面與埋藏缺陷的檢測。

3.3 無損檢測時機

在檢測的實際操作過程中，球罐的材料具有很大的裂紋傾向，因此，在實際的檢測過程中，要嚴格檢測標準，不放過任何可能出現(xiàn)裂紋的部位進行超聲波的檢查。一般情況下，形成裂紋的原因多種多樣，且裂紋對在原材料的表面形成，因此建議在檢測的過程中，先進行熱處理或者是水壓試驗，然后再進行超聲波的檢測。

3.4 定期檢驗

按照《壓力容器定期檢驗規(guī)則》制定檢驗方案,實施檢驗，符合縮短檢驗周期條件的,適當縮短檢驗周期.檢驗項目以宏觀檢驗、壁厚測定、表面缺陷檢測、安全附件為主,還要增加埋藏缺陷檢測、材料分析、密封緊固件檢驗、強度校核、耐壓試驗、氣密性試驗.同時，對于有可能產(chǎn)生裂紋的部位要進行嚴格的超聲波檢測，且在檢驗的過程中，要用謹慎的態(tài)度要求檢驗工作人員，重點檢驗球罐的焊接部位，以保證整個球罐的使用壽命與效率[3]。

4 結語

綜上所述，導致氧氣球罐產(chǎn)生裂紋的原因多種多樣，因此要綜合考慮這些因素，并提出相關的檢驗參考，且要加強對關鍵部位的檢驗，從而在整體上提高球罐的使用效率，為安全生產(chǎn)奠定堅實的基礎。

[1]袁衛(wèi)東,羅俊勇.1000m3氧氣球罐裂紋的分析及檢驗建議[J].四川化工,2011,04:48-51.

[2]袁衛(wèi)東,羅俊勇.氧氣球罐裂紋的分析及檢驗建議[J].中國設備工程,2012,01:47-48.

[3]彭國平,李洪剛.15MnNbR球罐裂紋的分析及修復[J].化工機械,2009,04:377-378+391.