引言
廣西某公司2臺(tái)2000m³干氣球罐于2000年9月建成，同年11月投入運(yùn)行,。根據(jù)《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》的要求,，球罐投用一年后，于2002年5月進(jìn)行了首次開(kāi)罐全面檢驗(yàn),。在檢驗(yàn)中,，2＃罐沒(méi)有發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，但1＃罐卻發(fā)現(xiàn)了15處表面裂紋,，且全部集中在赤道帶與南溫帶的對(duì)接環(huán)縫上（約5塊球殼板的寬度范圍內(nèi)）,。對(duì)這一異常現(xiàn)象,，本文分析了裂紋產(chǎn)生的原因,，提出處理辦法及預(yù)防措施。
1 球罐的主要技術(shù)特性
球殼型式：桔瓣式五帶球殼,，上,、下極板各6塊,，南、北溫帶各4塊,，赤道帶20塊,；
內(nèi) 徑：15700 mm；
壁 厚：28 mm,；
設(shè)計(jì)壓力：1.0 MPa,；
設(shè)計(jì)溫度:－19～＋50℃；
介 質(zhì):干氣(CO2,、CO,、H2、CH4)
材 質(zhì):16MnR
實(shí)際操作壓力:0.6MPa
2 球罐檢驗(yàn)情況
2.1 宏觀檢查
對(duì)球罐的內(nèi),、外表面進(jìn)行宏觀檢查,，焊縫的最大錯(cuò)邊量：縱縫1.5 mm，環(huán)縫2.5 mm,；最大棱角度：縱縫2.0 mm,，環(huán)縫3.0 mm。在產(chǎn)生裂紋的球殼板上發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)力組裝遺留的焊疤痕跡,，雖已打磨,，但不徹底。母材表面有輕微腐蝕,。
2.2 壁厚測(cè)量
每塊球殼板測(cè)五個(gè)點(diǎn),，其最大壁厚為28.9 mm，最小壁厚為27.5 mm,。
2.3 硬度測(cè)定
對(duì)每塊球殼板的母材,、焊縫及熱影區(qū)各測(cè)一個(gè)點(diǎn)，其HB硬度值大部份集中在150～190之間,，部分焊縫及熱影響區(qū)測(cè)點(diǎn)偏高,，最大HB300。
2.4 無(wú)損檢測(cè)
2.4.1 磁粉探傷（MT）
對(duì)球罐的內(nèi),、外表面對(duì)接焊縫,、角焊縫及其熱影響區(qū)進(jìn)行了100％的磁粉探傷（MT）檢查，共發(fā)現(xiàn)15處表面裂紋,，且全部集中在同一條環(huán)縫（赤道帶與南溫帶的對(duì)接環(huán)縫）的熔合線附近或熱影響區(qū)上,，在約五塊球殼板的寬度范圍內(nèi)。裂紋的長(zhǎng)度,、深度如下表所示（單位mm）：
|
編號(hào) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
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長(zhǎng)度 |
390 |
510 |
40 |
320 |
50 |
530 |
230 |
20 |
70 |
3100 |
210 |
100 |
250 |
80 |
35 |
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深度 |
2.0 |
3.0 |
2.5 |
4.5 |
1.5 |
2.0 |
1.5 |
1.5 |
2.0 |
8.0 |
3.0 |
2.0 |
2.5 |
2.0 |
2.0 |
2.4.2 超聲波探傷（UT）和х射線探傷（RT）
對(duì)球罐球殼板對(duì)接焊縫進(jìn)行了100％的UT檢查和20％的RT檢查（共272張片）,，除了確認(rèn)MT發(fā)現(xiàn)的部分裂紋外，還發(fā)現(xiàn)一處內(nèi)裂紋,，長(zhǎng)55 mm,，距表面5 mm；一處夾渣,，長(zhǎng)25 mm,，距表面3 mm。
3 裂紋產(chǎn)生原因分析
（1）兩個(gè)球罐均為同一家專業(yè)球罐公司在同一時(shí)期制造,使用條件亦相同,。經(jīng)檢驗(yàn),，2＃罐沒(méi)有發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷；但是,，1＃罐卻在內(nèi)表面環(huán)縫上較集中地發(fā)現(xiàn)了15處表面裂紋和2處內(nèi)部缺陷,，尤其是（10＃）裂紋長(zhǎng)達(dá)3100mm，深達(dá)8mm,，這是很罕見(jiàn)的現(xiàn)象,。
（2）審查設(shè)計(jì)、制造技術(shù)資料,，發(fā)現(xiàn)球罐沒(méi)有進(jìn)行整體熱處理,。因此球罐焊縫內(nèi)部可能存在較大的殘余應(yīng)力，它與局部彎曲應(yīng)力,、薄膜應(yīng)力相疊加,，可達(dá)到材料的屈服極限。再加上含氫介質(zhì)以及焊縫金屬中擴(kuò)散氫的作用,，導(dǎo)致了延遲裂紋的產(chǎn)生,，即在安裝及驗(yàn)收時(shí)經(jīng)檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)的裂紋，而在使用過(guò)程中產(chǎn)生形成了,。原因有以下幾點(diǎn)：
一是球罐為分帶組裝,，環(huán)焊縫錯(cuò)邊量較難控制，造成強(qiáng)力組裝,，殘余應(yīng)力大,。從殘留的焊疤分析，肯定存在強(qiáng)力組裝現(xiàn)象,。
二是焊條的原因,，焊條烘干溫度和保溫時(shí)間可能當(dāng)時(shí)未達(dá)要求，使用過(guò)程中不注意保溫,，或者焊縫坡口表面被污染等,，致使焊縫金屬的氫含量偏高,。
三是焊接現(xiàn)場(chǎng)的工作條件差，焊前預(yù)熱和焊后熱處理溫度難以保證,，亦使焊縫金屬的含氫量增加,。
四是焊縫熔合區(qū)及熱影響區(qū)含有板條馬氏體組織及上貝氏體組織，在含氫介質(zhì)及濕H2S的作用下引起滲氫而發(fā)生脆化,。
因此,，可以認(rèn)為所出現(xiàn)的裂紋性質(zhì)應(yīng)屬于由氫引起的“氫致裂紋”。在球罐運(yùn)行初期殘余應(yīng)力較大的條件下,，該類裂紋的出現(xiàn)與發(fā)展顯得相當(dāng)?shù)湫汀?/DIV>
4 缺陷的處理
對(duì)于MT發(fā)現(xiàn)的缺陷,，用砂輪進(jìn)行打磨處理，直至缺陷消除,。消除缺陷后的溝槽,，其深度≤2mm者，不必補(bǔ)焊,，即用砂輪進(jìn)行圓滑過(guò)渡打磨,其坡度為1∶4,；打磨深度＞2mm者，則垂直打磨消除缺陷,，并制備成合理的焊接坡口,，然后用焊接方法修補(bǔ)。所有打磨部位均經(jīng)MT檢查確認(rèn)缺陷已消除,。
對(duì)于UT,、RT檢查發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷，在內(nèi)側(cè)用UT準(zhǔn)確定位,，然后用砂輪打磨找出缺陷,，并輔以MT檢查將缺陷消除，同樣打磨出合理坡口,，用焊接方法補(bǔ)焊,。
焊接修補(bǔ)施工與驗(yàn)收，嚴(yán)格執(zhí)行GB50094－1998《球形儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》等有關(guān)規(guī)定,。
補(bǔ)焊用焊接材料為E5015,Φ3.2mm低氫型焊條,，烘干溫度350～400℃，烘干時(shí)間2h,，保溫溫度為150～200℃,。直流反接，電流120～150A,，線能量20～30KJ/cm,。焊縫焊前的預(yù)熱溫度150℃，預(yù)熱面積約300mm×300mm。
采用“逐層錘擊波”消減補(bǔ)焊所造成的焊接應(yīng)力,，每層的錘擊時(shí)間為2～3min,。
蓋面焊采用“回火焊道法”。
焊后立即進(jìn)行后熱消氫處理,，后熱溫度為200～250℃,，保溫時(shí)間1h。
補(bǔ)焊24h后進(jìn)行MT,、UT、RT檢查,，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,。
經(jīng)無(wú)損探傷合格的焊縫，進(jìn)行局部熱處理,。熱處理工藝參數(shù)：
回火溫度（625±25）℃,，保溫時(shí)間120min；加熱速度：300℃以上取60～80℃／h,300℃以下不限,；冷卻速度：300℃以上≤40℃/h,300℃以下不限,。所用的加熱設(shè)備均為遠(yuǎn)紅外電加熱板，加熱體尺寸為890mm×250mm帶狀,，每片加熱器的功率為10KW,。加熱過(guò)程中用玻璃棉保溫，用熱電偶與測(cè)溫儀表記錄監(jiān)測(cè)溫度,。
5 結(jié)束語(yǔ)
（1） 在用球罐焊縫出現(xiàn)的延遲裂紋多屬于“氫致裂紋”,。金屬中的淬硬組織、含氫量以及一定的應(yīng)力水平,，這三方面的綜合作用,，是形成氫致裂紋的原因。
（2）壓力容器的制造,、安裝必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝及規(guī)范要求,，嚴(yán)禁強(qiáng)力組裝，杜絕僥幸心理,。
（3）2＃球罐及1＃球罐其他部位也有出現(xiàn)氫致裂紋的可能,，在下一次檢驗(yàn)中必須仔細(xì)檢查。
