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[摘 要]在对某公司二甲醚球罐的定期检验中，在内外表面的磁粉检测过程中，累计发现77处表面裂纹，且大部分发生在赤道带与温带的对接环缝上。分析产生表面裂纹的原因，以及下次定期检验时提出了重点检验部位。
[关键词]二甲醚球罐；定期检验；表面裂纹；返修
中图分类号：G766 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0059-01
1.检验过程及检验情况
2017年9月，我所对某公司1台4000m3二甲醚球罐进行定期检验，该台球罐的具体参数及检验情况如下：直径为φ19700mm，球壳板厚50mm，材质为16MnR，设计压力为1.4Mpa，设计温度为60℃。2011年进行了首次开罐检验，内表面进行了100%MT检测，共发现表面裂纹34处，最深裂纹3mm，最长56mm，大部分裂纹位于环焊缝热影响区，后经打磨，委托有资质施工单位补焊返修，对返修后的位置采用局部热处理，复探合格。
按球罐的一般检验工艺，以往的检验实践以及球罐的实际情况，其定期检验程序主要包括如下几个方面：
1.1、技术资料审查及制定检验方案
主要审查罐体设计、制造、安装资料及使用登记证；检验、重大修理记录及运行记录。制定检验方案，确定采用的检验方法，检验人员及各种检测的比例。
1.2、检验前准备工作
现场水、电供应及脚手架搭设落实；检验过程必用仪器，防火通风设备及防护用品准备，检验人员及非检验人员的任务落实；现场操作安全措施落实；被检球罐液、气排放及置换、冲洗、开罐；球罐气体检测；对球罐内壁清扫及对球罐焊缝表面及其热影响区进行除漆、打磨。
1.3、球罐内外部检验
罐体内外金属表面、焊缝、基础、接头、阀门、液位计进行宏观检查；球壳板测厚；焊缝及热影响区100MT表面检测，20%超声波检测抽查；50%焊缝TOFD检测抽查；安全附件检查等检验项目。
1.4、评定安全状态等级，得出检验结论，出具检验报告。
根据检验结果，外观检查及测厚均合格，钢板厚度未见有减薄现象，超声波及TOFD抽查发现7处超标缺陷。对于内外表面的磁粉检测，却累计发现77处表面裂纹，几处裂纹检测图和打磨后的形貌見附图1，且大部分发生在赤道带与温带的对接环缝，焊缝布置图见附2。以上发现的表面裂纹深度不一致，最深5.0mm，最长80mm，经核算打磨后不满足强度条件，因此采用补焊的方法清除。
2.裂纹产生的原因分析
从此次的检验结果分析看，对于此类16MnR在用球罐，其表面裂纹是其主要缺陷，应引起足够重视。对这台球罐，是由邯郸新兴重型机械有限公司负责设计，并委托沈阳设备安装公司现场组焊，该公司有较丰富的球罐安装经验，技术力量雄厚，安装过程经山西省锅炉压力容器检测研究院现场监督检验，确保安装质量，安装过程中产生的超标缺陷较少，且在安装投入使用前已处理消除并通过验收，但是由于球罐内部能量并未完全地消除，在使用过程中，由于长期受应力作用，而且随着不断进气、出气面产生应力波动，因此在某些应力较大部位容易产生应力腐蚀裂纹。
同时，从表面裂纹发生的部位看，赤道带与上、下温带的对接环缝及其热影响区处现裂纹的几率较大，这是为什么呢？赤道带球壳板应力状态复杂，而且应力峰值较高，不仅受到正常的内力作用下产生的薄膜应力的作用，而且承受支座反力和组焊过程中遗留的残余内应力，其受力情况较恶劣；其次，根据组装工艺，环缝是最后组装，此时球罐已基本成型，刚性很大，球壳板的变形、错位现象在所难免，所以在装配施工中为减少错边量而进行强制装配，导致在环焊缝中形成了很大的残余应力，成为较薄弱环节，在使用中容易引起裂纹；而且，该处焊接条件较差，焊接位置为横焊，而且为45°焊，操作难度高，焊接质量不易保证。
从该球罐的实际情况来看，绝大部分裂纹都产生在AB焊缝，从图1中看出大部分裂纹位于赤道带的环焊缝，此位置也是球罐气液两相交界处。该位置一方面容易发生液位波动、相变时的温差应力，另一方面也是微量氢容易析出聚集的地方，故该处产生裂纹的可能性要比其他地方大，基于2次检验发现的裂纹基本没有重复出现在同一位置，说明了2011年第一次开罐检验针对裂纹部位进行的局部返修和局部热处理都是成功的，只要进行了有效的热处理是可以消除产生裂纹倾向的。但是因为AB焊缝热影响区存在淬硬组织和较大应力等原因，可能导致在下次检验周期内AB焊缝热影响区继续产生裂纹。这一现象也同时说明了原始安装时的整体热处理对AB焊缝消除组织应力、降低焊缝及热影响区硬度的效果较差。
3.结论
对于此类二甲醚球罐，在使用一定时间后，在其表面容易引起表面裂纹，而且大多发生在赤道带与温带的对接环缝及其热影响区上。因此，对于在用球罐的表面检测十分重要，而且应特别注意赤道带与上、下温带的对接环缝，超声波检测及TOFD检测抽查也应重点注意这些部位，重点抽查。
参考文献
[1] TSG21-2016《固定式压力容器安全监察规程》.
[2] 乙烯球罐持续产生裂纹的原因分析及返修处理，【工业技术】，2010，22（4）.刘铁汉.
[3] 在用球罐的裂纹分析及修复，【石油工业建设】，2009.02.刘振干，周红普，胡彬彬.
[关键词]二甲醚球罐；定期检验；表面裂纹；返修
中图分类号：G766 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0059-01
1.检验过程及检验情况
2017年9月，我所对某公司1台4000m3二甲醚球罐进行定期检验，该台球罐的具体参数及检验情况如下：直径为φ19700mm，球壳板厚50mm，材质为16MnR，设计压力为1.4Mpa，设计温度为60℃。2011年进行了首次开罐检验，内表面进行了100%MT检测，共发现表面裂纹34处，最深裂纹3mm，最长56mm，大部分裂纹位于环焊缝热影响区，后经打磨，委托有资质施工单位补焊返修，对返修后的位置采用局部热处理，复探合格。
按球罐的一般检验工艺，以往的检验实践以及球罐的实际情况，其定期检验程序主要包括如下几个方面：
1.1、技术资料审查及制定检验方案
主要审查罐体设计、制造、安装资料及使用登记证；检验、重大修理记录及运行记录。制定检验方案，确定采用的检验方法，检验人员及各种检测的比例。
1.2、检验前准备工作
现场水、电供应及脚手架搭设落实；检验过程必用仪器，防火通风设备及防护用品准备，检验人员及非检验人员的任务落实；现场操作安全措施落实；被检球罐液、气排放及置换、冲洗、开罐；球罐气体检测；对球罐内壁清扫及对球罐焊缝表面及其热影响区进行除漆、打磨。
1.3、球罐内外部检验
罐体内外金属表面、焊缝、基础、接头、阀门、液位计进行宏观检查；球壳板测厚；焊缝及热影响区100MT表面检测，20%超声波检测抽查；50%焊缝TOFD检测抽查；安全附件检查等检验项目。
1.4、评定安全状态等级，得出检验结论，出具检验报告。
根据检验结果，外观检查及测厚均合格，钢板厚度未见有减薄现象，超声波及TOFD抽查发现7处超标缺陷。对于内外表面的磁粉检测，却累计发现77处表面裂纹，几处裂纹检测图和打磨后的形貌見附图1，且大部分发生在赤道带与温带的对接环缝，焊缝布置图见附2。以上发现的表面裂纹深度不一致，最深5.0mm，最长80mm，经核算打磨后不满足强度条件，因此采用补焊的方法清除。
2.裂纹产生的原因分析
从此次的检验结果分析看，对于此类16MnR在用球罐，其表面裂纹是其主要缺陷，应引起足够重视。对这台球罐，是由邯郸新兴重型机械有限公司负责设计，并委托沈阳设备安装公司现场组焊，该公司有较丰富的球罐安装经验，技术力量雄厚，安装过程经山西省锅炉压力容器检测研究院现场监督检验，确保安装质量，安装过程中产生的超标缺陷较少，且在安装投入使用前已处理消除并通过验收，但是由于球罐内部能量并未完全地消除，在使用过程中，由于长期受应力作用，而且随着不断进气、出气面产生应力波动，因此在某些应力较大部位容易产生应力腐蚀裂纹。
同时，从表面裂纹发生的部位看，赤道带与上、下温带的对接环缝及其热影响区处现裂纹的几率较大，这是为什么呢？赤道带球壳板应力状态复杂，而且应力峰值较高，不仅受到正常的内力作用下产生的薄膜应力的作用，而且承受支座反力和组焊过程中遗留的残余内应力，其受力情况较恶劣；其次，根据组装工艺，环缝是最后组装，此时球罐已基本成型，刚性很大，球壳板的变形、错位现象在所难免，所以在装配施工中为减少错边量而进行强制装配，导致在环焊缝中形成了很大的残余应力，成为较薄弱环节，在使用中容易引起裂纹；而且，该处焊接条件较差，焊接位置为横焊，而且为45°焊，操作难度高，焊接质量不易保证。
从该球罐的实际情况来看，绝大部分裂纹都产生在AB焊缝，从图1中看出大部分裂纹位于赤道带的环焊缝，此位置也是球罐气液两相交界处。该位置一方面容易发生液位波动、相变时的温差应力，另一方面也是微量氢容易析出聚集的地方，故该处产生裂纹的可能性要比其他地方大，基于2次检验发现的裂纹基本没有重复出现在同一位置，说明了2011年第一次开罐检验针对裂纹部位进行的局部返修和局部热处理都是成功的，只要进行了有效的热处理是可以消除产生裂纹倾向的。但是因为AB焊缝热影响区存在淬硬组织和较大应力等原因，可能导致在下次检验周期内AB焊缝热影响区继续产生裂纹。这一现象也同时说明了原始安装时的整体热处理对AB焊缝消除组织应力、降低焊缝及热影响区硬度的效果较差。
3.结论
对于此类二甲醚球罐，在使用一定时间后，在其表面容易引起表面裂纹，而且大多发生在赤道带与温带的对接环缝及其热影响区上。因此，对于在用球罐的表面检测十分重要，而且应特别注意赤道带与上、下温带的对接环缝，超声波检测及TOFD检测抽查也应重点注意这些部位，重点抽查。
参考文献
[1] TSG21-2016《固定式压力容器安全监察规程》.
[2] 乙烯球罐持续产生裂纹的原因分析及返修处理，【工业技术】，2010，22（4）.刘铁汉.
[3] 在用球罐的裂纹分析及修复，【石油工业建设】，2009.02.刘振干，周红普，胡彬彬.