河北亚美真人钢管制造有限公司拥有6条生大口径直缝钢管,双面埋弧焊直缝钢管生产线的生产厂家,可加工非型号直缝钢管。
亚美真人 |网站地图
热门搜索:亚美真人大口径直缝钢管q345b直缝钢管河北亚美真人钢管制造有限公司

CF-62鋼製壓力容器中的裂紋分析與預防措施

更新时间:2019-12-08 19:02人气:4446
  中國鋼管信息港本報訊:人們對這類鋼的熟悉在深化。設備安裝 、製造和使用中的題目也在暴露,目前這類鋼製設備的裂紋屢有發生。本文列舉筆者所參與或了解的石油化工和燃氣行業中的某些07MnCrMoVR和07MnNiCrMoVDR鋼製球罐檢驗及失效分析的實例與同行商榷,以求鋼材及製造工藝的完善化,終究達到設備能長周期安全運行的目的。
  
  1. CF-62鋼製設備的應力腐蝕
  
  應力腐蝕是指金屬材料在某些介質中,由於拉應力的感化釀成的一種延遲破裂。其形成必須有一定的金屬組織、應力和介質在特定條件下的聯合感化。它可能發生在母材上,也可能發生在焊縫上 ,但因焊接接頭粗晶粒的存在和不可避免的殘餘應力影響 ,所以應力腐蝕開裂出現機率高的還是焊接接頭及鄰近母材。
  
  調質型CF-62鋼的金相組織首要是板條狀的回火馬氏體、回火索氏體和貝氏體。其所占的比例隨板材厚度方向而異,鋼板表麵的回火馬氏體和索氏體占2/3以上,是以 ,鋼材(特別是表層)的強度和硬度較高。
  
  對低合金鋼來說,濕H2S環境與含O2及CO2的液態氨環境會引發材料的應力腐蝕開裂。CF-62鋼的強度、硬度較高,在含有腐蝕介質的環境中,輕易形成應力腐蝕開裂。
  
  例一:天津石化公司石化二廠1000m3丙烯球罐的應力腐蝕開裂。
  
  該球罐於1995年由天津球罐聯營工程公司設計、金州石化機械廠壓片、鞍山壓力容器廠現場組裝,組裝後未進行整體熱處理。其設計壓力2.16MPa 、主體材質為07MnCrMoVR、規格φ12300×36mm。1996年1月投進使用,1998年5月該球罐因混裝H2S嚴重超標的粗丙烯(H2S含量達上千ppm),在很短時間內上溫帶縱縫出現穿透性裂紋而泄漏,開罐檢查發現球罐內壁稀有百條典型的應力腐蝕裂紋。
  
  例二:寧夏化工廠甲醇水分離器的應力腐蝕開裂 。
  
  甲醇水分離器是合成氨裝配中的首要設備 ,其設計壓力為8.4MPa、操縱壓力為7.8MPa,操縱溫度為50~-40℃。介質首要是H2、CO2、CO 、CH3OH等。其結構為兩段筒節和上 、下封頭構成,規格為φ1800×44×4300mm ,材質為07MnNiCrMoVDR。設備於1994年設計,1995年製造,1996年初投用 。
  
  1996年10月2日該設備在正常操縱運行時發生突發性爆炸起火。蘭石所對其進行了失效分析:固然裂紋是鄙人筒節鼓肚區四周具有密集氣孔的長度×深度為240×30mm的陳舊斷口前沿15mm處啟裂,並沿HAZ粗晶區擴展,終究甲醇水分離器因強度不足而撕裂、泄漏並引發化學爆炸。但是在設備鼓肚前鋼材已存在嚴重的應力腐蝕損傷 ,檢驗表明:沿縱縫近縫區以鼓肚部位為中間的殘片斷麵內表麵存在長約1m、深3~6mm的晶間開裂。這是因介質中的H2S含量嚴重偏離設計要求(小於50ppm) ,有時達到1000ppm 。
  
  中國鋼管信息港本報訊:該球罐的設計壓力:1.724Mpa,規格:φ10700×44mm,材質:07MnCrMoVR,工作介質為無水液氨。1998年4月投進運行。1999年3月開罐檢驗發現:內表麵焊縫有3條裂紋,熱影響區有1條裂紋,母材有17處裂紋(分布於全部球皮);外表麵焊縫有1條裂紋,熱影響區有3條裂紋,母材有2處,裂紋首要分布在球罐上半部。經金相和材料檢驗,內壁的裂紋具有明顯的應力腐蝕裂紋特征。
  
  例四:大慶石化公司1500m3丙烯球罐的裂紋
  
  該球罐規格為φ14300×44mm,材質:07MnCrMoVR ,1999年4月投進使用。2001年11月進行開罐檢驗時發現:下極板有三條長30~40mm、深1mm的裂紋,取樣管角焊縫內壁有一處75×4mm的表麵裂紋(初步判定為應力腐蝕裂紋),打磨至4mm時消除。
  
  總之07MnCrMoVR係列鋼由於強度、硬度和應力水平比較高,對應力腐蝕比較敏感。是以對可能發生濕硫化氫環境與含氧及二氧化碳的無水液態氨環境,應避免采用07MnCrMoVR係列鋼。
  
  對已投用的CF-62鋼製壓力容器,隻要其使用環境是液化石油氣、無水液氨,在用檢驗時,除采用正常的檢驗方法外,內壁應采用濕熒光磁粉檢測,必要時采用適當的表麵塗層的對內壁進行防護。對已開裂的容器,一定要分析裂紋產生的機理,進行安全與壽命評估後,再修複使用。
  
  2. CF-62鋼的焊後熱處理及再熱裂紋
  
  該類鋼的含碳量低(C≤0.09%),其高強度是通過鋼中加進Cr、Mo、V等碳化物形成元素的彌散強化和添加B等淬透性強的元素來達到的。在滿足高強度的同時又涉及到兩個題目 :一是焊後整體熱處理;二是再熱裂紋。
  
  2.1 焊後熱處理的最大厚度限製
  
  按我國規範,對於σs≥490Mpa的鋼材,一般情況下焊後應進行消除應力處理(SR處理)。而按日本JISB8243-1981《壓力容器的構造》中規定:球殼壁厚在32mm以下的焊接接頭可不進行SR處理。壁厚在32~38mm,若進行95℃以上的預熱也可不作SR處理。日本高壓氣體安全協會1980年《高強度鋼使用規範》也有同樣的規定。自上世紀70年代我國引進的數十台CF-62鋼球罐(最大厚度達36~38mm)均未進行焊後熱處理。
  
  對國產這類鋼,特別是厚度為44~46mm的乙烯、丙烯球罐等工程實施中,仍采取焊後熱處理。GB12337《鋼製球形儲罐》也規定:對厚度大於38mm的07MnCrMoVR係列鋼應進行焊後熱處理(565±20℃),但這又涉及再熱裂紋的題目 。
  
  2.2 再熱裂紋
  
  CF-62鋼含Cr、Mo、V等元素,這些元素以合金碳化物的形式強化基體。但在焊接時,鄰近熔合線的母材被加熱到1300℃擺布 ,鋼中的合金碳化物被溶解,焊後來不及析出,而在隨後的SR處理過程中 ,這些合金碳化物在晶內彌散析出,從而強化了晶內,使應力鬆弛時的蠕變變形集中於HAZ粗晶界。與此同時,片條狀的碳化物、硼和雜質元素易偏析於晶界,在拘束力較大的場合下,加速鋼材沿晶界開裂,這就是焊後整體熱處理過程中產生的再熱裂紋。
  
  上世紀80年代中期,CF鋼利用研究課題協作組對鋼材再熱裂紋敏感性進行過試驗。
  
  北京鋼研總院采用IIW(國際焊接學會)推薦的高溫緩慢拉伸法在Gleeble—1500熱模擬試驗機上,將試樣加熱到1300℃擺布(模擬HAZ粗晶區),然後再經SR處理(試驗時采取580℃、600℃ 、620℃),同時緩慢加載拉伸至斷裂,最後測定斷麵收縮率(Ψ),按A.G.Vinckier的評定標準進行評定。結果表明:國產CF-62鋼的再熱裂紋敏感性介於“非常敏感”和“敏感”之間 。
  
  中國鋼管信息港本報訊:通過測定HAZ粗晶區再熱裂紋敏感溫度和實際SR溫度下的臨界應力評定鋼材的再熱裂紋敏感性。經測定國產CF-62鋼的敏感溫度為650℃(日本鋼材則為630℃),在敏感溫度下的臨界應力僅為13.8kgf/mm2,結果表明:該類鋼屬於對再熱裂紋敏感的鋼種。
  
  上述兩種試驗均證實:該鋼對再熱裂紋敏感,若將SR處理溫度降低至580℃ ,則其麵縮率和臨界斷裂應力均大大進步,從而不會產生再熱裂紋。一些工程建設就是按這類推薦方法實施SR處理的,但有的球罐按此推薦仍未能避免再熱裂紋,實例如下:
  
  開罐檢驗發現在球罐內、外壁分布200多條表麵裂紋,以赤道帶環縫居多。大環縫缺陷返修後,對赤道帶環縫進行整體熱處理 。現場經多次焊接修複和幾次熱處理均不同程度發現了多條在HAZ粗晶區呈沿晶開裂的裂紋(見照片1~2)。最大裂紋長度達到2m,最大深度為20mm。
  
  照片1為A處的沿下熔合線的裂紋全貌,照片1-1為該裂紋A-3處的局部放大。照片2為I處的裂紋全貌,照片2-1、2-2和2-3為該裂紋的放大。從局部放大的金相照片可看出:這些均屬典型的再熱裂紋。
  
  中國鋼管信息港本報訊:按07MnCrMoVR係列鋼的壁厚情況,目前球罐實際安裝時采用焊後熱處理和不熱處理兩種方式。現場檢測與失效分析的一些數據表明:無論是否熱處理,這類球罐的殘餘應力水平都比較高 。 如北京燕山石化公司2000m3液化石油氣球罐,設計壓力:1.77MPa;材質:07MnCrMoVR;規格:ф15700×38mm;焊後進行整體熱處理。1998年投產運行 。 1999年開罐檢驗時,發現多處缺陷 ,對其進行了返修和局部熱處理。與此同時進行殘餘應力測試:下極板焊縫返修前最大殘餘應力達到0.90σS;返修後最大殘餘應力達到1.14σS;熱處理後最大殘餘應力達到0.90σS。上極板環焊縫返修前最大殘餘應力達到0.58σS;返修後最大殘餘應力達到0.88σS。 福建煉化公司2000m3的G2071、G-2073丙烯球罐,當熱處理溫度為545℃擺布時,北京產業大學對同一部位熱處理前後的殘餘應力測試結果表明:該熱處理溫度對殘餘應力分布狀況及數值基本無影響,仍保持較高的水平。熱處理後殘餘應力在0.89σS以內,水壓試驗後殘餘應力在0.83σS以內。 天津石化公司石化二廠1000m3丙烯球罐組裝後未作整體熱處理。1998年開罐檢驗時發現球罐內壁有大量的的應力腐蝕裂紋。我所在其缺陷尚未消除的情況下,對其進行殘餘應力測試:上、下極板Y型接頭和T型接頭的最大殘餘應力達到0.87σS;上、下小環丁字型焊縫的最大殘餘應力達到0.70σS 。 對於3000m3以上的這類鋼製自然氣球罐,組裝後一般不進行整體熱處理,殘餘應力也基本保持在較高的水平。如上海自然氣儲配站3500m3自然氣球罐,壁厚38mm,經測試上極板最大殘餘應力達到0.97σS,下極板最大殘餘應力達到0.88σS。北京10000m3自然氣球罐,壁厚34mm,1989年建成後進行過殘餘應力測試,其最大殘餘應力的均勻值達到0.77σS。北京四台5000m3自然氣球罐,其最大殘餘應力達到0.69~0.83σS 目前球罐的製造安裝標準規範如GB12337、GB50094等對殘餘應力水平沒有相應的數值要求 。但中厚板殘餘應力水平較高的部位 ,在使用中產生表麵裂紋的可能性很大。

直缝钢管公司简介钢管产品公司资质设备展示新闻中心钢管知识现货库存联系方式
地址:重庆南川南川区御水湾花园919号 联系电话:0317-6892540 24小时免费服务热线:魏经理13465580821

河北亚美真人钢管制造有限公司专业生产直缝钢管、大口径直缝钢管、直缝焊管、埋弧焊直缝钢管 版权所有 | 备icp800051890 网站地图