空压机储气罐纵焊缝端部裂纹产生原因及防止措

?必威动态 ????|???? ?2019-07-03 11:59

  某空压机厂制造的直径为300 m
  M、400 mm 系列, 壁厚为4 mm 的微型移动式空压机储气罐, 筒体纵焊缝端部在射线探伤时发现裂纹较多。分气缸锅炉的主要配套设备,用于把锅炉运行时所产生的蒸汽分配到各路管道中去,分汽缸系承压设备,属压力容器,其承压能力,容量应与配套锅炉相对应。分汽缸主要受压元件为:封头,壳体材料等。经过三个月的统计, 裂纹率达8.75%。
1 裂纹的特点

  (1) 裂纹产生在纵焊缝端部中心部位, 长度约10 mm, 呈直线状, 与筒体纵焊缝平行, 在射线探伤底片上清晰可见, 但外观上难以发现。
  (2) 经金相分析, 裂纹处与焊接缝其他部位皆为铁素体+珠光体(pearlite), 但裂纹表面有氧(Oxygen)化色彩。
2 裂纹产生的原因
储气罐(gas container)材质为Q235A , 焊材为H08A 和HJ431,焊接工艺参数符合要求, 理化试验合格。排除材料工艺因素(factor), 经分析认为:
  (1) 筒体纵缝需经内外两次埋弧自动焊, 两端点焊引弧板和熄弧焊, 裂纹产生在焊接缝的熄弧端。不锈钢储罐不锈钢储罐按形式分类:可分为立式不锈钢罐,卧式不锈钢罐。不锈钢罐有较强的耐腐性,它不受外界空气及水中余氯腐蚀。每个球罐出厂前均经受超强的压力测试和检验,在常压下使用寿命可达100 年以上。当外焊缝焊接时, 熔池温度很高。而冷却时, 由于熄弧板与焊缝的收缩量不同, 会产生较大的拉应力。当内焊缝焊接时, 如果熄弧端与外焊缝的相同, 则熄弧端在高温作用下又产生一个热应力, 形成二次应力相加而产生更大的应力。
  (2) 由于纵缝端部收弧处会产生化学成分偏析, 杂质增多, 使裂纹倾向增大。
  (3) 纵焊接缝焊后, 用气割割下熄弧板时, 第三次高温作用使此处又产生一个热应力, 与前两次应力一起作用在焊缝端部, 更易形成裂纹。
3 防止措施
通过上述分析, 储气罐(gas container)熄弧处裂纹是由于化学成分偏析, 焊接温度(temperature)梯度大, 三次热应力的综合作用导致的, 因此可采取以下防止措施:采用H08MnA 代替H08A, 减少焊接缝化学成分偏析, 增强脱硫, 降低热裂纹倾向;外焊缝焊接必须和内焊缝的焊接方向相反, 以抵消一次热应力;适当降低焊接线能量, 并在焊接时注意对线能量的控制。储气罐指专门用来储存气体的设备,同时起稳定系统压力的作用,根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐,低压储气罐,常压储气罐。根据储气罐材质不同可以分为:碳素钢储气罐、低合金钢储气罐、不锈钢储气罐。经以上调整, 统计一个月的产品射线探伤底片, 未再发现纵缝端部裂纹。生断裂的可能, 要求每道焊缝的道间温度不大于60℃, 若产生焊缝裂纹, 必须打磨掉后才能继续焊接。5.2.6 严格控制σ相的产生奥氏体不锈钢(不锈耐酸钢)一般在450~ 850 ℃温度范围内存在一种敏感性, 如果钢在这一温度范围内长时间保温, 就可能产生一种硬而脆的σ相, 在晶界产生, 能降低钢的冲击韧性及耐蚀性, 因此在焊接时采用尽可能低的线能量以避免碳化物沉淀析出和σ相形成。
6 焊后巡查
6.1 焊后按技术要求对焊接缝外观验收, 结果合格。
6.2 根据图样要求, 复层堆焊前后要经过100%PT检查, 整条焊缝焊后须100%RT 检查, 考虑到不锈钢复合钢板的特点, 在基层焊完后应先进行100%RT 检查, 若发现超标缺陷应马上返修, 经探伤合格后将复层侧的基层焊缝表面打磨平整, 100%PT 检查合格后, 堆焊过渡(transition)层和复层, 堆焊完毕后将复层焊缝表面磨平(不低于母材), 进行100%UT 检查, 以检查其贴合度, 最后进行100 %PT 检查, 这样可使复层、过渡层与基层严格区分, 便于焊缝返修。
6.3 设备焊接缝探伤巡查合格后, 对复层侧焊缝进行酸洗, 钝化(Inactivation)处理。
7 结论
7.1 根据焊接试验及设备实际焊接结果证明, Avesta企业生产的254SMO 奥氏体不锈钢焊接性良好,采用适宜的焊接工艺参数及焊接程序, 能避免焊接过程中产生σ相, 从而得到满足使用要求的焊接接头。
7.2 手弧焊方法适用于254SMO +16MnR 不锈钢复合钢板的焊接, 对于要求抗蚀性高的设备, 可采用此类材料能大大降低成本, 而且所做的焊接工艺评定用于焊接此类钢材是适宜的。
7.3 该四具塔已安全运行4 年, 说明产品质(Character)量良好,完全符合设计要求。