07MnCrMoVR鋼制氮?dú)馇蚬薹敌薨咐?

楊博　黃奕昶　宋盼　王少軍

化機(jī)制造

07MnCrMoVR鋼制氮?dú)馇蚬薹敌薨咐?

楊博**黃奕昶宋盼王少軍

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院）

某650 m3氮?dú)馇蚬拊谌鏅z驗(yàn)期間，在上極縱縫內(nèi)表面發(fā)現(xiàn)橫向裂紋。球罐本體材料為07MnCrMoVR，屬高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，具有再熱裂紋敏感性。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及以往經(jīng)驗(yàn)，制定了返修方案，對(duì)該球罐裂紋進(jìn)行了科學(xué)合理的修復(fù)，并經(jīng)無損檢測(cè)確認(rèn)合格后投入運(yùn)行。

球罐焊接裂紋修復(fù)無損檢測(cè)07MnCrMoVR

0　基本情況

某公司一臺(tái)650 m3氮?dú)馇蚬蓿O(shè)計(jì)壓力為2.9 MPa，板厚為42 mm，材質(zhì)為07MnCrMoVR。該設(shè)備屬于Ⅲ類壓力容器，于2005年7月出廠。

1　球罐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的缺陷及原因分析

1.1檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的缺陷

在開罐全面檢驗(yàn)時(shí)，經(jīng)磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在上極縱縫內(nèi)表面有一長(zhǎng)18 mm、深15 mm的橫向裂紋，如圖1所示。為保證球罐的運(yùn)行安全，需清除裂紋并進(jìn)行修補(bǔ)。

圖1　球罐返修部位

1.207MnCrMoVR鋼的焊接性能分析

07MnCrMoVR是合金化調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，此種鋼強(qiáng)度較高，硬度較大，已廣泛地應(yīng)用于氧氣、氮?dú)狻⑻烊粴獾惹蚬蕖＿@種鋼其合金元素較多，能使晶內(nèi)發(fā)生沉淀硬化，當(dāng)在熱敏溫度區(qū)停留時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，會(huì)引起沉淀相析出，造成晶內(nèi)二次硬化。同時(shí)其在熔煉結(jié)晶過程中，雜質(zhì)會(huì)在晶界析出，造成晶界本身的弱化和脆化［1］。采用該材料中厚板制造球罐時(shí)，有可能殘余應(yīng)力較大，使用時(shí)因殘余應(yīng)力較大而形成表面裂紋或小裂紋擴(kuò)展的可能性較高［2］。此外，由于球罐整體熱處理時(shí)，上部熱量聚集較多，高溫停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，所以上極板縱環(huán)焊縫再熱裂紋出現(xiàn)的情況比較多［1］。

2　返修方案

2.1返修方案編制依據(jù)

根據(jù)TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，GB 150—2011《壓力容器》，NB/ T 47013—2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》，GB 12337—2014《鋼制球形儲(chǔ)罐》，GB 50094—2010《球形儲(chǔ)罐施工規(guī)范》，NB/T 47014—2011《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》，NB/T 47015—2011《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，使用單位和原制造單位制定了返修方案。

采取局部修補(bǔ)、檢測(cè)合格后再進(jìn)行局部熱處理和水壓試驗(yàn)的返修方案。

2.2返修步驟

（1）消除缺陷

通過無損檢測(cè)確定具體返修部位，根據(jù)裂紋位置確定于球罐內(nèi)側(cè)返修。返修深度要大于15 mm。先從球罐內(nèi)側(cè)用磨光機(jī)或碳弧氣刨去除裂紋缺陷。打磨達(dá)到一定深度時(shí)，采用磁粉探傷（MT）進(jìn)行檢測(cè)，以確定裂紋缺陷是否清除。需要注意，返修深度不得超過板材厚度的三分之二。裂紋去除之后，對(duì)返修部位進(jìn)行預(yù)熱、焊接、后熱。

待返修部位內(nèi)側(cè)焊接完成后（溫度冷卻至常溫），再對(duì)返修部位另一側(cè)（外側(cè)）進(jìn)行超聲檢測(cè)，以確定是否有焊接缺陷。如果有缺陷，就用碳弧氣刨或砂輪磨光機(jī)逐層清除缺陷。在打磨過程中隨時(shí)觀察焊接缺陷去除情況，直至目測(cè)無焊接缺陷為止。然后，再進(jìn)行磁粉探傷，進(jìn)一步確認(rèn)焊接缺陷完全清除后才能進(jìn)入下道工序，即預(yù)熱、焊接、后熱、焊縫表面成型打磨。

（2）補(bǔ)焊

補(bǔ)焊采用焊條電弧焊，焊接規(guī)范見表1。

預(yù)熱溫度為50～100℃，預(yù)熱寬度為150 mm，層間溫度為50～100℃，后熱溫度為200～250℃，預(yù)熱寬度為150 mm，保溫時(shí)間為30 min。為了保證焊接質(zhì)量，選擇具有豐富經(jīng)驗(yàn)的熟練焊工進(jìn)行返修施焊。焊工須具有相關(guān)資質(zhì)。在補(bǔ)焊過程中，每道焊縫均須測(cè)量道間溫度，以保證符合工藝要求。

焊條牌號(hào)焊條直徑/mm電流/A電壓/V焊速/（cm·min-1）J607RH3.2100～13022～247～13 4.0140～16023～258～16

采用倒推法在坡口內(nèi)引弧，嚴(yán)禁在坡口外引弧。若不小心碰傷球殼板，應(yīng)作出記號(hào)，進(jìn)行打磨，并作MT檢測(cè)。

焊條擺動(dòng)寬度為焊條直徑4倍以下，每層（道）接頭要錯(cuò)開。

每一層焊接完成后，應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)清除焊渣，并用磨光機(jī)進(jìn)行打磨，直到目視沒有缺陷。

在修補(bǔ)焊道上應(yīng)加一道回火焊道。回火焊道焊完后，再磨去多余的焊縫金屬，使其與主體焊縫平緩過渡。

（3）探傷

對(duì)返修部位進(jìn)行無損檢測(cè)，執(zhí)行100%RT、Ⅱ級(jí)合格及100%PT、100%MT、100%UT、Ⅰ級(jí)合格的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際檢測(cè)結(jié)果為合格。

（4）焊后熱處理

球罐返修部位經(jīng)RT、UT、MT檢測(cè)合格后，按照設(shè)計(jì)要求在返修處采用電加熱法進(jìn)行熱處理。熱處理工藝參數(shù)如下：565±20℃，保溫時(shí)間105 min［4］。注意溫度的控制、熱電偶的安裝和保溫層的鋪設(shè)。熱電偶采用焊條點(diǎn)焊在球殼板上。熱處理完成后，點(diǎn)焊部位經(jīng)打磨后要進(jìn)行MT檢測(cè)。

（5）壓力試驗(yàn)

根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，主要受壓元件補(bǔ)焊深度大于二分之一厚度的壓力容器，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。該球罐進(jìn)行1.25倍設(shè)計(jì)壓力的水壓試驗(yàn)，以無滲漏、無可見變形及試驗(yàn)過程中無異常的響聲為合格標(biāo)準(zhǔn)［3］。

3　結(jié)論

分析出現(xiàn)缺陷的原因是制訂返修方案的前提。通過該氮?dú)馇蚬薜姆敌薇O(jiān)檢案例，可從兩個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)。

（1）焊接方面。在進(jìn)行07MnCrMoVR鋼的焊接時(shí)，鋼材的化學(xué)成分和殘余應(yīng)力水平是產(chǎn)生再熱裂紋的重要因素［5］。這就要求球罐在制造過程中，必須采用適合的焊接工藝及合理的熱處理，這是防止產(chǎn)生再熱裂紋的重要措施。

（2）使用管理方面。使用單位應(yīng)建立科學(xué)合理的管理制度，落實(shí)日常檢修、檢查的管理要求，嚴(yán)格執(zhí)行國家關(guān)于壓力容器年度檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)的規(guī)定，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、缺陷，防患于未然，保證設(shè)備使用的安全；同時(shí)，進(jìn)行壓力容器重大維修的過程，必須經(jīng)過具有相應(yīng)資格的特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)，未經(jīng)監(jiān)督檢驗(yàn)合格的壓力容器不得投入使用。

［1］趙德山，王春林.熱處理對(duì)07MnCrMoVR鋼球罐再熱裂紋的影響［J］.石油化工建設(shè)，2007，29（5）：39-40.

［2］翁?hào)|山.07MnCrMoVR球罐焊縫裂紋成因分析［J］.質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督研究，2013（6）：16-18.

［3］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.TSG R0004—2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程［S］.2009.

［4］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 12337—2014鋼制球形儲(chǔ)罐［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

［5］董大文.07MnCrMoVR鋼制2000 m3球罐再熱裂紋分析及其修復(fù)工藝技術(shù)［J］.化工設(shè)備與管道，2003，40（6）：44-47.

超微粉碎設(shè)備行業(yè)結(jié)束無JB標(biāo)準(zhǔn)歷史《機(jī)械沖擊式超微粉碎設(shè)備試驗(yàn)方法》《流化床氣流粉碎機(jī)》于2016年9月1日實(shí)施

最近，國家工信部發(fā)布2016年第17號(hào)公告批準(zhǔn)587項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中《機(jī)械沖擊式超微粉碎設(shè)備試驗(yàn)方法》和《流化床氣流粉碎機(jī)》兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)位列第2、3序號(hào)上榜，從而宣告結(jié)束我國超微粉碎設(shè)備行業(yè)無JB標(biāo)準(zhǔn)的歷史。

此次獲批的《機(jī)械沖擊式超微粉碎設(shè)備試驗(yàn)方法》（JB/T 12837—2016）規(guī)定了機(jī)械沖擊式超微粉碎設(shè)備的試驗(yàn)條件和要求、試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)項(xiàng)目及方法；適用于機(jī)械沖擊式超微粉碎設(shè)備及其系統(tǒng)。《流化床氣流粉碎機(jī)》（JB/T 12838—2016）規(guī)定了流化床氣流粉碎機(jī)的產(chǎn)品型號(hào)與基本參數(shù)、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及貯存等；適用于對(duì)莫氏硬度10級(jí)以下的干式物料進(jìn)行超細(xì)粉碎的流化床氣流粉碎機(jī)，也適用于包含分級(jí)一體化的氣流粉碎機(jī)。

據(jù)了解，作為《機(jī)械沖擊式超微粉碎設(shè)備試驗(yàn)方法》第一起草單位的浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司，長(zhǎng)期以來，一直注重標(biāo)準(zhǔn)的研究和制訂工作。該公司制訂有各類標(biāo)準(zhǔn)287項(xiàng)，覆蓋生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理等各方需要，并已于2005年通過標(biāo)準(zhǔn)化A級(jí)認(rèn)定。該公司每年制定專門預(yù)算支持標(biāo)準(zhǔn)化工作開展，積極參加國標(biāo)、行標(biāo)的制修訂工作。該公司作為第二起草單位參與制訂了《流化床氣流粉碎機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)。

為了改變我國超微粉碎設(shè)備行業(yè)尚無統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的狀況，提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和方便用戶進(jìn)行設(shè)備選型，作為我國粉碎設(shè)備行業(yè)龍頭企業(yè)的浙江豐利率先發(fā)起、組建了全國顆粒表征與分檢及篩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)超微粉碎設(shè)備工作組，并經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批復(fù)正式成立。該工作組秘書處設(shè)在浙江豐利，主要負(fù)責(zé)超微粉碎設(shè)備領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。2009年9月初，在杭州召開了我國超微粉碎設(shè)備領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制訂的首次工作會(huì)議，擬訂目前行業(yè)急需的一批標(biāo)準(zhǔn)，并落實(shí)了第一牽頭起草單位。

2013年6月，《機(jī)械沖擊式超微粉碎設(shè)備試驗(yàn)方法》和《流化床氣流粉碎機(jī)》列入工信部2013年機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃表。在全國顆粒表征與分檢及篩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的指導(dǎo)下，標(biāo)準(zhǔn)起草單位集聚了我國粉碎設(shè)備界行業(yè)巨頭浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司，昆山密友裝備制造有限公司，以及中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心和中國計(jì)量學(xué)院等專業(yè)單位、業(yè)界同仁參與，經(jīng)反復(fù)征集意見，幾易其稿最終形成。

浙江豐利自擔(dān)任超微粉碎設(shè)備秘書長(zhǎng)單位，全國顆粒表征與分檢及篩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)第五屆委員單位以來，積極開展工作，成效顯著，榮獲“浙江省標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新型企業(yè)”稱號(hào)。（吳紅富）

The Inspection Case on Repair of 07MnCrMoVR Steel Nitrogen Spherical Tank

Yang Bo Huang Yichang Song Pan Wang Shaojun

The inspection was performed on the 650 m3nitrogen spherical tank and one horizontal crack was detected on internal surface of upper polar vertical weld.The spherical tank used 07MnCrMoVR as the base metal，which is high strength hardened and tempered steel.This steel has reheat cracking susceptibility.According to inspection spot survey and project experiences，repairing plan was formed，and then the repairing was conducted. The spherical tank passed the pressure and the non-destructive test，then it was put into use.

Spherical tank；Weld；Crack；Repair；Nondestructive testing；07MnCrMoVR steel

TQ 050.7

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.10.013

2016-03-18）

*項(xiàng)目資助：上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局系統(tǒng)項(xiàng)目No.2014-50。

**楊博，女，1983年生，碩士，工程師。上海市，200333。