Ⅲ類壓力容器接管角焊縫裂紋分析

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前言　

　　某燃氣公司有100m3液化石油氣貯罐15臺，1996年6月投入運行，1997年7月首次開罐檢驗，發(fā)現(xiàn)有2臺貯罐的溫度計接管角焊縫出現(xiàn)裂紋；2003年5月第二次開罐檢驗，同樣又發(fā)現(xiàn)另2臺的溫度計接管角焊縫、1臺人孔角焊縫出現(xiàn)裂紋。本文以其中一處溫度計接管角焊縫裂紋為例，分析裂紋產生原因及處理辦法。

1　貯罐技術特性

　　內　徑：Φ3000mm

　　壁　厚：封頭22mm，筒體20mm

　　主體材質：16MnR

　　設計壓力：1.8MPa

　　設計溫度：-19℃～+50℃

　　介　質：液化石油氣

　　容器類別：Ⅲ類

2　缺陷情況

　　溫度計接管位于貯罐封頭中下部，接管規(guī)格為Φ32mm×3.5mm，材料為20#無縫鋼管。對其罐內表面角焊縫做磁粉探傷檢查時發(fā)現(xiàn)磁痕顯示，用砂輪打磨，發(fā)現(xiàn)裂紋，長度沿周向擴展，最長62mm，磨深至6mm時出現(xiàn)空洞，證實為未焊透，而且是整圈未焊透，最深14mm。

在鍋爐壓力容器檢驗中，我們經(jīng)?？吹浇庸芙呛缚p出現(xiàn)裂紋、泄漏而必須補焊的現(xiàn)象。

3　原因分析

　　《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》第54條規(guī)定，“……鋼制壓力容器的接管(凸緣)與殼體之間的接頭設計……有下列情況之一的，應采用全焊透型式：1.介質為易燃或毒性為極度危害和高度危害的壓力容器；……；3.第三類壓力容器；……”。

　　液化石油氣貯罐是貯存易燃介質的 類壓力容器，因此接管與殼體的連接角焊縫應采用全焊透型式。審查設計圖紙亦標明為全焊透結構。但是在實際生產中，制造廠往往只對筒體的對接焊縫嚴格把關(因為需要做射線探傷或超聲波探傷檢查)，而對那些接管角焊縫卻重視不夠，沒有按圖施工，應該開坡口焊接而沒有開坡口，錯誤地認為只需將角焊縫填滿，試壓時不漏就萬事大吉了，反正角焊縫沒有要求做無損探傷檢查。所以，接管角焊縫存在未焊透、夾渣等缺陷是很普遍的現(xiàn)象。

　　可以肯定，容器焊接完成后已經(jīng)對角焊縫做過磁粉探傷或滲透探傷檢查沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。但是，在隨后的熱處理、水壓試驗以及投入使用后介質的不斷充裝過程中，由于交變應力的作用，未焊縫、夾渣缺陷作為裂紋源，首先在其尖端產生微裂紋，并隨著交變應力循環(huán)次數(shù)增長，微裂紋會不斷地擴展，最后形成可探測到的表面裂紋。

4　缺陷處理

　　4.1　角焊縫未焊透也將影響到在用壓力容器的安全狀況等級評定，因為它是事故的隱患，它的危害性也很大?！对谟脡毫θ萜鳈z驗規(guī)程》第30條“……按規(guī)定應采用全焊透結構的角接焊縫或接管角焊縫而沒有采用全焊透結構的主要受壓元件，如未查出新生缺陷(不包括正常的均勻腐蝕)，可定為3級，否則定為4級或5級。”所以，檢查發(fā)現(xiàn)裂紋的接管角焊縫必須返修合格。

　　4.2　可參照如下方案返修

　　用碳弧氣刨或砂輪打磨方法清除裂紋，清根、開坡口，按下面的工藝焊接：

　　焊前預熱到100℃～150℃；

　　焊條選用E5015或E4315，Φ3.2mm，焊接電流90～120A，電壓22～26V；

　　焊后立即用石棉包裹緩冷；

　　焊角尺寸按圖紙要求或GB150-98附錄J圖J3、J4；

　　外觀檢查合格后再作磁粉探傷或滲透探傷；

　　水壓試驗合格后投用。