分析球罐裂纹缺陷及修复

分析球罐裂纹缺陷及修复

王勇

中国石油广西石化公司 广西钦州 535008

摘 要：本文重点针对球罐裂纹缺陷问题进行了深入性的研究和分析，从中研究出了裂纹产生的原因，得出了主氢腐蚀或者是应力腐蚀等相关影响因素。因此，针对一系列缺陷问题提出了相应的修复工作方案，有效保证了球罐整体的质量和安全性。

关键词：球形储罐；裂纹返修；全面检验

针对球罐裂纹缺陷问题，相关研究工作人员进行了大量的研究工作，通过相关的检测和分析工作之后得出球罐裂纹问题主要表现为冷裂纹，主要是因为氢腐蚀、应力腐蚀以及材料当中马氏体组织的含量过多等相关因素的影响，同时球罐裂纹还存在热裂纹问题，主要是因为钢铁当中的各种合金元素对温度的敏感程度有着较大的差异性，进而钢铁材料内部的结晶裂纹会出现不良的缺陷，影响依照裂纹的整体产生特性及其分布特点，有效采用了裂纹预防措施制定出了全面的球罐裂纹检测工的要点，对其中存在的重点影响问题进行了深入性的研究和探索，并且提出了球罐裂纹缺陷的相关修复方法，保证后续的工作过程中最大限度上预防球罐出现各种裂纹问题，提高了球罐整体的质量和安全性。

1.球罐裂纹缺陷产生原因

1.1 氢腐蚀裂缝

氢腐蚀问题是球罐裂纹产生缺陷的重要影响因素，氢腐蚀主要来源于焊接材料和外界环境当中的水汽、油污以及铁锈等，在电弧的高温环境作用下，球罐当中的各种金属物质会分解出氢原子，并且在焊接过程当中形成扩散氢元素，依照氢腐蚀形成的脆性理论，在球罐的表面过于集中会直接产生球罐的表面裂纹问题，当氢的浓度达到极限值的条件下，会造成球罐表面的裂纹问题不断扩张。

1.2 应力裂缝问题

在球罐的安装工作中，通常情况下需要先焊接重缝然后再焊接环缝，在球罐的组装工作中，不可避免会出现一些外部应力的影响。因此，在球罐的组装过程中对于重复的组装应力不能过大，否则会对球罐表面的结构形成不良的影响，同时也造成了不良的应力扶持问题。在球罐应力焊接完成之后，整体的热处理工作效果不能完全去除，在金属结构当中的焊接残余应力仍然非常明显。

1.3 马氏体组织的含量

求罐外表面的金属材料当中，通常情况下会含有一定量的马氏体组织，如果马氏体组织含量过多，会造成球罐表面金属脆性过大，这也是冷裂纹产生的一个非常重要的影响因素，尤其是针对焊接缝融合性区域经常会出现不良的冷裂缝问题。

2.再热裂纹与结晶裂纹缺陷

在焊接工作完成之后焊接区域范围内的温度会不断上涨，在消除应力工作当中产生的裂纹主要表现为热裂纹问题，相关工作人员又称之为应力处理裂纹。产生这一裂纹的主要原因分为了两个关键性因素：第一是钢铁当中所含有的各种合金元素，比如珠光体耐热钢，铁材料当中的微元素等，会造成热裂纹问题的敏感程度不断上涨，同时该裂纹问题也和加热的速率以及整体的加热时间有着密切的关联，不同的金属材料在不同的热裂纹敏感程度上也有着较大的不同。在球罐金属体的焊接工作中，如果金属体内部含有大量的硫磷等元素，也会在焊接过程当中出现不良的缺陷问题，比如表面出现气孔、弧坑以及不良裂纹等问题，使得球罐在使用过程当中裂纹会不断地向周边进行扩散，球罐焊接材料的选择以及焊接过程当中的能量供应大小，焊接完成之后的预热效果等都会造成不同程度的球罐表面裂纹问题^[1]。

3.球罐裂纹缺陷的预防和修复措施

3.1裂纹特征及分布特点

通常情况下，球罐表面产生的裂纹缺陷问题主要是以冷裂纹为主，大部分的裂纹为纵向方向，少数为横向方向冷裂纹问题，通常情况下分为无交叉或者是有交叉教程等特征。在裂纹断口的区域发亮和脆性断口明显，并且没有明显的氧化特性。热裂纹的产生基本上存在于焊接缝的金属体当中，并且也有少数的热裂纹延伸到了木材金属结构当中，其中存在纵向裂纹也存在横向裂纹，热裂纹的分叉数量相对较多并且呈现为放射状，在弧坑区域的裂纹呈现为星状体，断面表面存在明显的氧化色彩，整体表现为黑蓝颜色状态。

3.2防止产生裂纹的措施

要想有效预防球罐产生不良的裂纹问题，在选择球罐表面的材料过程中，需要尽可能选择含碳量较低的钢铁材料，在球罐的母材料当中所含有的杂质物质对球罐焊接裂纹问题也会存在很大的影响。因此，在选择钢铁材料过程中，可以使用超声波技术对其进行检验，对于钢铁材料当中存在过多杂质的材料不能进行使用。在进行焊接工作中需要尽可能降低氢的来源途径，使用低氢焊接条来进行焊接操作，同时在使用焊条过程中需要及时清除掉焊条口的油污水分以及铁锈等物质。在雨雪天气环境下或者在湿度相对较大的环境条件下，需要采取必要的防护措施。在焊接工作之前需要适当的进行温度预热，并且对预热的范围进行合理的控制，焊接工作中需要对焊接的温度以及焊接的时间进行有效的控制，以此来保证焊接过程当中的层间温度大小，采取合适的限能量来进行有效的控制。

3.3裂纹缺陷的检测和修复

通过100%的射线检测工作之后可以看出，因为射线检测法在实际的操作过程中具有一定的局限性，因此为了有效防止裂纹缺陷问题出现，需要对焊接缝来进行100%的超声波检查工作。在二次检测工作中如果发现存在不良的焊接裂缝问题，需要对周围区域的金属结构特性来进行进一步的判断，有效防止焊接缝周围区域出现裂纹问题的扩展，有效消除球罐的焊接应力。在裂纹缺陷问题检查之后，需要对裂纹周围区域进行热处理操作，首先需要对焊接缝内表面进行充分的磨平，主要是清除焊接缝表面的裂纹问题，对外部的裂缝和打磨完成之后的内环焊缝表面来进行100%的磁粉检测工作。其次，通过使用超声波检测的方法，使用k1或者k2探头，对焊接缝裂纹区域的具体缺陷来进行准确的定位。依照裂纹缺陷的具体位置可以使用起弧气刨在产生裂纹缺陷的部位缓慢的进行清除，并且在清除过程中需要留有一定的坡口和角度。完成该项工作之后需要使用砂轮机来进行充分的打磨，清除裂纹问题之后可以使用磁粉检测的方法来进行检测，有效判断裂纹问题是否彻底清理彻底，有效保证球罐整体的质量

^[2]。

4.结束语：

在球罐的组对工作中需要选择合适的工艺来进行操作，防止出现错边或者是变形等问题。焊接工作完成之后，钢铁材料当中经常会存在较大的残余应力，因此，相关工作人员需要采用合理的焊接顺序来防止球罐表面出现不良的裂纹问题。

参考文献：

[1]袁邱浚.在用液氨球罐内表面横向裂纹检验案例分析[J].特种设备安全技术,2019(05):13-15.

[2]胡小媛,张银全.浅谈厚壁低温钢制球罐(冬季)组焊裂纹预防与控制[J].特种设备安全技术,2019(02):22-25.