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        新聞資訊

        一例液氨儲氣罐裂紋事故的分析
        摘要:通過無損檢測、金相檢驗、硬度測試從儲氣罐的應力狀態、金屬材料和腐蝕介質等方面對液氨儲氣罐表面裂紋的形貌、及產生裂紋的原因進行分析。確定該液氨球罐的裂紋為應力腐蝕裂紋。并提出防治措施。
        關鍵詞:儲氣罐 應力裂紋 防治措施
        1 基本情況
        該罐為液氨儲氣罐,產品編號:DN10-205、設計壓力2.0MPa、材質為Q16MnR、規格:ø3500×20mm、最高工作壓力1.5MPa、設計溫度:50℃、有效容積:81立方、工作介質:液氨、制造日期:2009年3月、制造廠:青島迪恩機械制造有限公司。停罐檢驗用氮氣置換過程發現儲氣罐罐底泄漏.開罐檢查發現開裂處位于進氨緩沖墊板與罐體角焊縫處.延伸至筒體穿過筒體環焊縫。墊板形狀與設計圖紙不符.設計為①250mm圓形墊板,實際采用250mm×250lnm正方形墊板.墊板角焊縫成型不良有夾渣、氣孔等缺陷。
        2缺陷位置
        儲氣罐
        3缺陷描述
        3種檢測分析:從麥l中我們可以看出宏觀檢測裂紋的長度最大.這是由于在開裂中.裂紋末端部位表面還未被撕開.故磁粉和滲透檢測都未發現缺陷磁痕。所以我們以宏觀檢測長度為最終裂紋長度.從裂紋形貌中我們可以推斷出裂紋的大致走向:主焊縫(L1)平行于環焊縫方向.沿墊板角焊縫擴展,向后至A時沿IJ2
        前至B點時分叉(分別沿L3、k方向擴展),L裂紋在C處分叉出k,并最終穿過筒體環焊縫。
        儲氣罐
        由于儲氣罐存儲介質為液氨.液氨對罐體具有一定腐蝕性.而且在使用過程中存介質沖放較為頻繁,罐體應力變化較大,極易產生應力腐蝕開裂。特別當金屬硬度較高時,對應力腐蝕敏感性增加.裂紋主要處于焊縫區域,該區域硬度較高。更易造成裂紋擴展。硬度分析:焊接接頭硬度限制低合金鋼HV(10)≤245(單個值)。該罐母材16MnR.屈服強度下限345MPa,接近標準要求上限。缺陷處角焊縫硬度225HB,接近標準要求上限。根據文獻資料.材料強度越高.耐氨性越差。業主委托某無損檢測公司對該罐內表面全部焊縫進行100%MT.結果除該處開裂泄漏缺陷外。其他均未發現缺陷。充裝記錄顯示該儲氣罐裝頻繁.罐體應力變化較大,特別當金屬硬度較高時,對應力腐蝕敏感性增加.裂紋主要處于焊縫區域.硬度檢測顯示該區域硬度較母材高85HB,易造成裂紋擴展。
        4綜合分析
        根據失效部位的宏觀、無損檢測和微觀分析,可以確定裝置儲氣罐為應力腐蝕開裂失效,具體分析如下:(1)儲氣罐母材、分氣缸焊縫及熱影響區組織基本正常,且在液氨環境中。低合金鋼16MnR具有發生應力腐蝕傾向的敏感性。(2)由于焊接結構引起應力集中和焊接殘余應力.同時造成金相組織過熱粗晶區.所以熔合線是設備發生應力腐蝕開裂的最敏感區,應該盡量避免。(3)通過對裂紋形貌的分析,發現儲氣罐內表面的裂紋,多起源于焊縫的熔合線.為縱向裂紋,擴展中有分叉,具有典型的應力腐蝕裂紋特征。
        5液氨儲罐產生裂紋原因分析
        液氨儲罐產生裂紋的原因主要是應力腐蝕.產生應力腐蝕的原因主要由以下幾方面:(1)焊接應力集中的影響。焊接應力集中是造成液氨儲氣罐產生裂紋的主要原因。實踐證明.正方形的板塊,焊接應力就越大,產生應力腐蝕裂紋的傾向就越大;相反,圓形的板塊,焊接應力就越小,產生應力腐蝕裂紋的傾向就較小。(2)母材厚度和強度影響.液氨儲罐母材的強度越高,產生應力腐蝕裂紋的傾向就越大。從防止產生裂紋的角度考慮。選用屈服強度低于220MPa的鋼材.產生裂紋的幾率很低:而屈服強度高于320MPa的鋼材焊制的液氨儲氣罐產生應力腐蝕的幾率很高。隨著工業生產的不斷發展,液氨儲氣罐也越來越大型化.越來越多的采用了高強度鋼.隨之也增加了產生應力腐蝕裂紋的危險性。事實證明.厚度是20mm的Q345R鋼板的屈服強度是325MPa,很容易產生裂紋。(3)應力腐蝕環境影響。液氨受到空氣中氧氣、二氧化碳的污染時.加速了液氨儲罐的應力腐蝕.這是由于二氧化碳與氨發生反應生成氨基甲酸銨,氨基甲酸分離出銨離子,氧、
        氨離子與鐵發生反應.(4)儲存溫度影響。儲存溫度對液氨儲罐的應力腐蝕有
        明顯的影響。在5℃上儲存的液氨儲氣罐.發生應力腐蝕的幾率高.其主要是液氨儲罐的應力腐蝕也是電化學腐蝕過程,溫度的升高有助于腐蝕的進行,低溫儲存中液氨中氧含量是不斷蒸發減少.而常溫中液氨中氧含量不會降低。
        綜上分析及現場情況缺陷形成的主要原因為進氨緩沖墊板與罐體角焊縫中的原有缺陷引起的液氨應力腐蝕開裂,并在環境、溫度影響下擴展。分氣缸
        6防范措施及注意事項
        (1)嚴格按設計要求執行,采用同材質圓形緩沖墊板,加強焊接質量檢查。與筒體同爐進行整體熱處理,避免應力集中。
        (2)嚴格按充裝工藝執行,避免頻繁對儲氣罐充裝,充裝速度過快.減小交變應力。
        (3)加強液氨品質管理避免液氨的應力腐蝕儲氣罐。
         
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