「摘要」文章介绍了对一起在闭式排放罐定期检验过程中，因为地基下沉引起闭式排放罐接管断裂产生的原因和机理及改进措施和效果
　　
　　关键词闭式排放罐 弯曲力矩剪切应力 裂纹 处理 方法 措施 效果
　　
　　容器的基本情况
　　容器名称：闭式排放罐
　　容器材质：16MnR
　　主要参数：
　　设计压力：4.0 MPa
　　设计温度：35℃
　　介质：含油污水
　　容积：21.5M3
　　几何尺寸：φ2000×7110×28mm
　　概况：
　　2008年8月本所检验人员在对北京华油天然气有限责任公司（板中北站）在用压力容器进行定期检验中，发现该公司一台埋地闭式排放罐出料口管道因受到外力的约束而发生明显的弯曲变形，检验人员考虑到管道与闭式排放罐连接部位的焊接接头可能产生大的应力集中导致失效发生的情况，决定将进料管和连接部位的土层全部刨开进行进一步的检验和检测，经过检验和检测发现出料管道与闭式排放罐本体补强圈连接处的焊接接头部位存在弯曲变形现象和裂纹，裂纹尺寸为151mm、经过刨挖确认深度为 4 mm。
　　失效原因分析：
　　针对闭式排放罐产生裂纹这一情况，为了搞清裂纹产生的原因笔者认真的对闭式排放罐进行检查和分析，经过检查发现和分析认为，裂纹产生的直接原因是由于基础下沉带动闭式排放罐下沉，而与闭式排放罐连接的出料口管道受到束缚相互作用的结果。
　　现场情况见示意图
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　 裂纹
　　 阀门井
　　
　　
　　示意图
　　 以下笔者将就 反应釜夹套产生裂纹的主要原因分析如下：
　　该闭式排放罐因为工艺的需要安装在地面以下，由于该站坐落在滩涂地上，土质相对松软，安装施工中考虑欠周，基础的支撑面积不足，基础单位面积上所能承受的压力即压强不能满足在闭式排放罐充满介质时产生的静压力作用下的压强要求，闭式排放罐随着时间的推移和静载荷的增加逐渐下沉，基础下沉是裂纹失效的前提条件和诱因，也是主要原因之一。
　　由于闭式排放罐的下沉牵动与其连接的进料口管道产生下降的趋势，这一趋势受到了阀门井壁的束缚和制约，且阀门井壁与出料管道与本体补强圈连接处的焊接接头距离较短，造成出料管道与本体补强圈连接处的焊接接头处产生较大的剪切应力和附加弯曲力矩。附加弯曲力矩在焊接接头部位产生很大的应力集中和较为复杂的力系。
　　
　　QF
　　
　　
　　 M
　　上图中，F为阀门井壁对管道的反作用力，Q为管道克服闭式排放罐下沉管道产生的反作用力，即剪应力。M为阀门井壁对管道的反作用力在焊接接头处产生的附加力矩，该力矩在也将在该处产生弯曲应力。由于该处产生的拉应力较小，因此出料管道与本体补强圈连接处的焊接接头部位主要受力是剪应力，而材料的抗剪切能力理论上只有抗拉强度的0.6-0.7倍，机械强度大幅度的降低。
　　外力条件作用下，应力高度集中是产生裂纹的原因之二和结果。
　　综上分析，由于在安装过程中基础所能承受的载荷不能满足闭式排放罐中介质静载荷时压强要求，造成闭式排放罐整体下沉，阀门井壁没有为进料管道预留向下空间，闭式排放罐下降时与其连接的进料管受到阀门井壁的束缚和制约是闭式排放罐出料管道与本体补强圈连接处的焊接接头部位在外力的作用下产生裂纹直接原因。
　　处理方法：
　　1： 首先闭式排放罐的基础进行加强，加大基础的承载能力，防止基础的进一步下沉。
　　2：对闭式排放罐的所有管接头焊接部位进行全面的检查和检测，确认是否存在缺陷。在征得设计单位同意的情况下对进料管按焊接工艺要求进行更换，经过无损检测确认合格后进行耐压试验。
　　3：在阀门井壁上预留进料管下降的空间。
　　4：容器操作人员要随时观察进料管下降的情况。
　　效果：
　　 閉式排放罐经过修理，磁粉无损探伤和耐压试验，经过确认消除了裂纹，闭式排放罐安全性能得到恢复，目前已经正常工作，收到良好的效果。修理部位状态良好。
　　结束语
　　在对压力容器定期检验过程中，检出裂纹的情况时有发生，裂纹形成机理不尽相同，本文中笔者对其中一种裂纹形式形成的原因和机理进行了分析和处理
　　通过分析笔者认为作为一名合格的特种设备检验人员应该具备一定的专业知识和实践经验，运用所掌握的专业理论知识和实践经验提高分析问题和解决问题的能力。压力容器安装和使用单位应充分考虑到各种因素和必要的理论计算，消除安全隐患，确保压力容器安全运行。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。