一台液化石油气球罐裂纹的原因分析及处理
一台液化石油气球罐裂纹的原因分析及处理
2009年5月，笔者所在研究院在对省内某单位2000m3液化石油气球罐进行定期检验时，发现该球罐存在裂纹缺陷多处，已不能正常安全使用。
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一、设备基本参数
设计压力为1.77MPa，设计温度为50℃，介质为液化石油气，直径为15700mm，材质为16MnR，设计厚度48mm。投入运行1年零5个月，使用参数：工作压力为0.8MPa，使用温度≤50℃，使用介质为液化石油气。
二、缺陷基本情况
在射线检测抽查中发现裂纹4处，长度分别为30mm(1)、10 mm(2)、17mm(3)、17mm(4)，位置分别在赤道焊缝T形接头部位和下温带焊缝的T形接头部位（图
1）。
后根据《压力容器定期检验规则》对该球罐进行100%超声波检测，对超声波检测发现缺陷的部位进行射线检测复查，共计发现裂纹4处，条形缺陷3处（Ⅲ、Ⅳ级片）。其中裂纹缺陷在焊缝中的与图2基本相似。分别出现在上、下极板Y形接头部位和上温带焊缝上，分别如图3所示。
长度分别为10mm(5)，15mm(6)，20mm(7)，7mm(8)，条形缺陷分别出现在下温带焊缝和下半球经向焊缝上，方向基本与焊缝方向平行，为纵向缺陷。长度分别为20mm（9），35mm（10），和24mm（11）。
三、缺陷分析
条形缺陷属于制造缺陷。
该球罐使用过程中无超温、超压现象；最高使用压力未超过0.8MPa，最高使用温度未超过50℃，（由受检单位提供的设备运行记录），属于正常使用。
该球罐发现的裂纹均位于焊缝内部，未延伸到焊缝表面，属于埋藏缺陷，故该球罐裂纹缺陷的产生与使用介质无关。
经金相检测，该球罐母材及焊缝金相为正常珠光体组织(山东省特种设备检验研究院)。
该球罐正常使用时间仅为1年零5个月，所发现埋藏裂纹缺陷最长为30mm，该球罐在使用过程中未发现产生此类缺陷的诱因，故分析认为该球罐裂纹缺陷的产生与使用过程无关。
经查看竣工资料，该球罐焊接完成36小时后进行射线检测，查看射线检测报告和底片，未发现上述裂纹缺陷，该裂纹应为延迟裂纹。
由竣工资料发现，该球罐现场安装时间为：2007年12月至2008年1月，施工现场位于我市滨海开发区，冬季气温低且风大（当地的小气候），正常的焊前预热和后热是否能达到预计的效果？个人分析认为可能是在这一环节出现了问题。
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四、预防措施
一是严格按评定工艺规范施工，并根据现场实际情况从严控制，确保组装质量。
二是采取措施严格控制延迟裂纹的出现。
五、整改方案
第一，将超标缺陷从近侧表面用磨光机或碳弧气刨去除干净，并用着色检测确认。
第二，焊前将施焊区域150mm范围内预热至150℃，焊接完成后立即用石棉被覆盖表面，并在背面用小火继续加热至250℃，保温1小时后，停止加热，自然冷却。
第三，用E5015焊条补焊，焊接工艺按施工单位评定工艺执行。
第四，焊接完成36小时后对返修部位进行100%射线检测，按JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测》标准，Ⅱ级合格。
第五，无损检测合格后，对返修部位进行局部消除应力热处理，加热范围应以返修部位为中心1500mm半径范围内为加热范围，并考虑温度梯度的影响。热处理温度(650±20)℃，升温速度＜50℃/h，保温时间不小于2小时，缓冷至400℃以下时自然冷却。降温速度＜50℃/h。
第六，热处理后对返修部位（热处理范围内的焊缝）进行100%磁粉检测，合格后进行耐压试验，合格后对内表面焊缝进行100%磁粉检测，合格后，维修工程结束。
整个维修过程应按照《特种设备安全监察条例》的规定，办理相应手续并在法定检验检测机构的监督检验下进行，完工后由法定检测机构出具监督检验报告。
（作者单位：山东省特种设备检验研究院潍坊分院）
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