蒸壓釜定期檢驗發現母材裂紋分析

李飛杰

（西安特種設備檢驗檢測院，陜西西安 700065）

1 設備基本情況

對某企業蒸壓釜定期檢驗，發現其中一臺蒸壓釜靠近環焊縫側母材上有一條裂紋。該蒸壓釜為II 類設備，材料為16MnR，介質為飽和水蒸氣，規格Φ2850×35 200×20/24 mm；設計標準為GB 150—1998，于2008年3月制造完成，投用時間為2008年7月，上次檢驗日期為2014年9月。

蒸壓釜設計壓力1.6 MPa，實際工作壓力1.5 MPa；設計溫度203 ℃，實際工作溫度200 ℃（圖1）。

圖1 蒸壓釜結構

2 檢驗方案及現場檢驗情況說明

從蒸壓釜操作的工藝特性，承受交變載荷、頻繁間歇操作的情況來看，具備產生應力腐蝕和疲勞腐蝕兩種失效模式條件，制定相應檢驗方案。

（1）宏觀檢驗部分。必須嚴格檢查以下3 點：①加強對齒合、齒根的外觀檢查，有無明顯的磨損現象及快開門結構的連鎖功能試驗；②仔細檢查釜的腐蝕情況，記錄腐蝕程度，發現較嚴重程度的腐蝕，應進一步分析冷凝水成份并找出腐蝕加快的原因，幫助企業制定防腐措施；③還應特別注意釜體有無機械接觸損傷。由于小車或鐵索在進出料時有可能與釜底摩擦，這樣產生的劃痕是比較危險的，必須加以防止并消除。

（2）表面無損檢測部分：①蒸壓釜內表面每條對接焊縫應至少抽查該條焊縫長度的20%，重點包含縱環焊縫相交接的部位；②內表面所有角接接頭100%；③釜門內表面所有焊縫100%，釜齒、齒根100%，重點是齒根過渡部分；④對宏觀檢查可疑部位進行表面無損檢測。特別是釜體底部易腐蝕部位。

現場檢驗情況，依據檢驗方案宏觀檢驗發現齒合、齒根有磨損現象，釜體未發現嚴重腐蝕，但有多處由于小車在進出料時機械接觸劃痕，現場已打磨消除并提醒用戶在今后使用中規范操作。內表面采用磁粉檢測，為提高缺陷的檢出率，所有抽查部位要求打磨至露出金屬光澤并施加反差增強劑。檢測發現，銘牌側起第11 個筒節內表面有一處長30 mm 深6 mm 的軸向裂紋（圖2）。

3 缺陷產生原因分析

（1）根據裂紋發現位置僅距環焊縫10 mm。現場宏觀檢驗中發現：其余環焊縫表面光滑均為埋弧自動焊，該裂紋附近環焊縫表面有明顯魚尾紋為手工電弧焊，由于該蒸壓釜長35.2 m，該條環焊縫為現場組焊的合攏縫，出廠資料有記載。由于現場組焊難度較大，導致該焊縫成型差，錯邊量較大約3～5 mm、焊縫余高較高約3～4 mm、合攏縫兩側筒體內表面多處機械損傷（圖3）。由此推斷，現場組焊時有強力組裝可能。

圖2 軸向裂紋

圖3 缺陷附近表面情況

（2）該設備完工日期為2008年3月6日，推斷合攏縫應該在冬天組焊，該設備在野外露天環境下安裝，環境溫度較低（約0 ℃以下）。焊接記錄有記載，但未有預熱處理。根據JB/T 4709—2000《鋼制壓力容器焊接規程》中6 焊接6.2.2 可知：當焊件溫度-20～0 ℃時，應當在始焊處100 mm 范圍內預熱到15 ℃以上。GB 150—1998《鋼制壓力容器》中10.3 焊接10.3.1.3 可知：當焊件溫度低于0 ℃時，應在始焊處100 mm 范圍內預熱到15 ℃左右。

所以，由于存在強力組對應力、錯邊過高存在應力、現場焊接該條合攏縫時未進行預熱再者焊接完沒有進行熱處理（消除應力），從而導致應力集中使靠近焊縫母材側產生微小裂紋，不易被發現。

（3）蒸壓釜作為建材等行業生產中的關鍵設備，據企業負責人了解，2008年至2018年鼎盛時期產品供不應求。如此設備使用頻次非常高，頻繁啟停升壓升溫、降壓降溫，使該設備長期處于循環應力條件下，由于微小裂紋的存在，裂紋得以擴展，如此循環反復，裂紋不斷延伸。

4 處理情況

缺陷打磨消除后形成長65 mm、寬30 mm、深6 mm 的凹坑，凹坑評定不合格故進行補焊（圖4）。補焊后經磁粉檢測、超聲直探頭檢測均未發現缺陷。

5 結束語

隨著建筑行業的復蘇，杜絕蒸壓釜的帶病運行，在蒸壓釜定期檢驗中，應做好：

（1）與企業生產管理人員的勾通交流，提高他們的安全意識和管理水平，嚴禁物料車架或管樁等與釜體接觸造成內壁損傷。

圖4 裂紋消除后補焊

（2）對快開門安全聯鎖裝置應重點檢查，應進行模擬功能試驗。

（3）根據蒸壓釜失效模式，加強內表面的磁粉檢測，檢查部位應選擇釜體中心線以下的縱環焊縫，特別是底部冷凝水聚積的焊縫。

（4）對焊縫成形不良、補焊部位應重點抽查。蒸壓釜檢驗周期一般不宜超過3年，特別是超年限使用的蒸壓釜，應建議報廢。