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摘要：随着我国石油化工工业的快速发展，大型高参数球罐和高强度钢在球罐制造中得到了广泛的应用。因此，球罐的安全已成为人们关注的焦点，包括液氨球罐。国内外对乙烯球罐的事故分析和开罐检查结果表明，乙烯球罐的应力腐蚀开裂主要发生在焊接接头处。为此，球罐施工人员在提高球罐施工技术水平，加强球罐施工的全面质量管理的同时，对球罐钢的冲击韧性、焊接性，特别是应力腐蚀抗力提出了更高的要求。
关键词:乙烯球罐连续裂化;修复;
球罐是一种承受内部压力的容器。不允许有裂纹，如线性或平面缺陷。一旦检测到缺陷，应通过无损检测去除、修复和确认。由于球罐具有容量大、承压能力强等特殊优点，为了保证球罐的安全使用，对球罐的性能提出了很高的要求。近年来，国家有关部门对球罐的设计、制造、安装、使用、检验、维修和改造等方面都有严格的规定，以确保球罐的安全性能。
1 乙烯球罐连续开裂的原因
1.1 裂缝的形成。焊接过程中产生冷裂纹的主要原因是钢的硬化倾向、焊接接头中的氢含量和分布以及焊接接头的约束应力。当冷却速度较快时，HAZ中会出现大量的贝氏体和马氏体。特别是形成粗孪马氏体时，其缺口敏感性增加，脆性严重，在焊接应力作用下会产生冷裂纹。此外，由于扩散氢的富集，淬火脆化区出现微裂纹。裂纹尖端形成的三维应力区通过诱导氢扩散得到富集，使微裂纹扩展为宏观裂纹，即延迟裂纹，即冷裂纹。因此，使用的电极必须按批号重新检测，扩散氢含量应小于6ml/100g，使用前必须烘干。一般需要焊前预热和焊后缓冷，严格控制焊前预热和焊后加热温度;此外，焊接过程中球壳板组产生的约束力无法释放，焊接层之间产生裂纹;为了保证组与组之间的间隙，在装配球罐的上板、下板和圆周缝时，需要对各板进行调整。坦克组的技术能力取决于人员。球罐内局部产生装配应力，焊接过程中产生的微裂纹在装配应力作用下扩展为裂纹。焊接时，电极直径和层数选择不合理，焊接层过厚，焊接方法和焊缝能量过大，会增加残余应力。焊接工艺规范不严格，会产生裂纹;焊接顺序不合理，同时焊接人员数量控制不到位也是造成裂纹的原因。
1.2 裂缝成因分析。材料属低合金高强钢。高强度钢压力容器冷裂纹的延迟特性十分明显。冷裂纹通常发生在热影响区。发现的裂纹几乎全部存在于热影响区，充分证实了高强钢的特点。冷裂纹的形成主要包括焊缝硬化组织和热影响区、氢含量高和一定的应力。大厚度球壳板群对接焊过程中，焊接热循环作用下的热影响区是导致硬化组织形成的主要原因。硬化程度高的原因是大厚度高强钢本身具有较大的硬化倾向。当马氏体转变发生时，焊缝的冷却速度过快或预热温度过低。控制敏感区焊缝温度的冷却速度不宜太慢，以免过热区脆化。淬火组织越多，裂纹倾向越大。硬度较高的球罐在氢气和残余应力的作用下容易产生裂纹，而现场制造的大型球罐在制造过程中产生的残余应力很大。高氢含量是低合金高强钢HAZ冷裂的重要原因之一。氢来源于母材的原始氢和焊缝金属在焊接过程中吸收的氢。焊接过程中吸收的氢量取决于焊接方法、焊条涂层、焊缝周围的油污、干燥条件、环境气候等。为减少氢含量，焊条在使用前应按规定烘干绝缘;油槽表面及侧面20毫米范围内应清除油污、湿气、锈蚀等杂质。应采取有效的防风措施，防止吹弧，有效隔离和保护熔池;焊条角度正确，电弧压力尽可能低。大型球罐总成焊接过程受现场各种因素的影响，这些措施难以达到完美。高温熔池吸收的过饱和氢逐渐扩散到热影响区，当达到临界氢含量时，氢富集并发生裂纹。储存在罐内的乙烯含有微量氢，在长期作用下会逐渐渗透到金属表面。应力是形成冷裂纹的必要条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在环焊缝中纬向组装时，容易出现北温带板与赤道带的强对，产生约束应力。一方面,它是容易液位波动和温差应力在转型阶段,另一方面,也是地方微量氢很容易沉淀和积累,所以开裂的可能性比在其他地方更大的在这个地方。低温高强钢焊接后需要热处理，消除结构应力，降低焊缝硬度和热影响区，从而获得更好的强度、塑性、韧性和硬度要求。裂纹部位的局部修复和热处理是成功的，只要进行有效的热处理，就可以消除继续产生裂纹的倾向。然而，由于热影响区存在硬化结构和较大的应力，在下一个检测周期内热影响区仍会出现裂纹。这一现象也表明，原安装过程中的整体热处理对消除结构应力、降低焊缝硬度和热影响区效果较差。
2 返修处理
2.1 研磨。表面裂纹深度不超过规定要求，由检验单位负责磨削和消除，并对尖端和拐角进行全面磨削，通过试验。修复表面裂纹和超过所需深度的埋藏缺陷。首先，利用超声和磁粉确定缺陷的性质和位置，制定相应的修复方案。对于表面裂纹，用砂轮去除缺陷。在磨削过程中，应注意观察所有缺陷是否打磨干净。根据超声波定位深度，磨削到一定深度后进行着色检查，检查缺陷是否消除。特别是在缺陷的两端，应打磨平整光滑，避免裂纹进一步扩展，抛光长度不小于50mm。磨削深度应以消除缺陷为基础。油箱的磨削深度不应超过21mm。
2.2 焊接缺陷的修复。不允许球罐焊缝存在裂纹缺陷。清关后必须修理。在进行缺陷修复前，制定球罐焊缝的修复方案，并经相关专家审核通过。为了降低成本，保证维修工作的安全，所有的缺陷维修都需要在罐内进行。为了使足够的安全准备工作,首先,缺陷应定位准确,每个焊缝的起始位置,长度、深度和具体位置缺陷的焊缝的中心应该准确地校准基于超声检测记录的数据。然后，用碳弧气刨慢慢清除缺陷，刨平沟槽，沟槽要有一定的槽角，包括两端的坡度。硕士学位在50度左右。气刨时，用焊缝测量仪测量坡口深度。当快速达到缺陷深度时，停止气刨，用砂轮进行磨削。磨除缺陷后，通过磁粉探伤检测缺陷位置。如果不清除缺陷，研磨和磁粉测试将继续进行，直到消除缺陷。
2.3 球罐热处理。球罐的热处理包括焊前预热、层间加热、焊后加热和整体热处理。焊接前预热可有效防止冷裂纹，消除应力。火焰加热主要用于焊接前预热。加热温度应严格控制在75-125℃。焊接时，层间温度应高于预热温度下限。后加热主要是脱氢，但也会使热影响区和焊缝组织增韧。它是非常有效的防止冷裂。加热后的温度应控制在200-250℃，约1小时。整体热处理采用内燃法，局部热处理采用电加热法。其主要目的是消除应力，减少冷裂脆性断裂的倾向，同时降低SCC的倾向，改善接头结构。在消除缺陷的过程中，在热影响区甚至附近的母材上仍有新的裂纹，仍为应力腐蚀裂纹。事实上，这是由于材料已经恶化了应力腐蚀和裂纹后，加热空气刨或焊接。经过分析，认为充分暴露缺陷更有利于彻底消除隐患。同时，由于选用超低氢焊条，焊接前严格控制预热温度和范围，并采取焊后立即除氢等措施，焊接接头修复后未出现冷裂纹。
乙烯球罐焊缝连续开裂的最根本原因是强度对、焊后热处理效果差和现场安装残余应力过大。通过综合检测、修复和热处理的经验，本次检测中裂纹修复后，有效的焊缝整体热处理可以抑制焊缝再次连续开裂。
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论文作者:林拥1 韩彬2 陈韩勇 韩辰煜
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第03期
论文发表时间:2019/6/17
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