纯碱行业液氨球罐的检验和检修

２００１０年第３期刘海杰：纯碱行业液氨球罐的检验和检修

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纯碱行业液氨球罐的检验和检修

刘海杰

（唐山市特种设备监督检验所，河北唐山０６３０００）

摘要：针对唐山某碱厂２００ｍ３液氨球罐焊缝产生裂纹的情况，进行了进一步的检测和鉴定，分析了裂纹产生的主要原因是制造时消除残余应力热处理温度不够造成的。对缺陷彻底清除，对低于母材的焊缝进行补焊处理，重新做热处理。修补采用ＣＨＥＳ０７焊条的手工电弧焊补焊接修复工艺。焊后采用现场整体热处理消除焊缝应力，并做耐压试验，在水压试验当中做声发射监测，确认修复质量。

关键词：液氨球罐；裂纹；焊接；修复

中图分类号：ＴＱ０５３．２文献标识码：Ｂ文章编号：１００５—８３７０（２０１０）０３－２３一０３

该设备自２００６年１０月投产使用，于２００７年６月经检验发现，内表面焊缝出现大量的裂纹，裂纹走向平直，经磁粉检测发现液氨球罐内表面焊缝产生裂纹５６处，经打磨消除，最深达５ｍｍ，经强度计算，满足使用要求，未作进一步的处理，运行１年后开罐再次检验，又发现焊缝产生许多新生裂纹，球罐１２条纵缝上均有５、６处裂纹，裂纹条数达６０多处，长度５＂－＇２０ｍｍ，经打磨消除，最深处同样达５ｍｍ。液氨球罐技术参数：设计压力１．０８ＭＰａ，设计温度一１０＂－，８℃，最高工作压力０．８ＭＰａ，规格Ｑ７２０，筒体材料１６ＭｎＲ，外部有保温。

１００×

磷的含量均小于０．０３，比照标准焊缝磷的含量超标，磷的超标加大了焊缝产生裂纹的倾向。

表１焊缝取样化学成分

１

液氨球罐的检验、检测

１．１金相检测和化学成分

对焊缝、热影响区、母材进行了现场金相检测，经检测金相组织基本正常，焊缝上的组织为铁素体＋贝氏体＋索氏体，晶粒有点粗大，基本正常，热影响区和母材为铁素体＋带状珠光体，金相组织正常；

在液氨球罐焊缝上取样，经专业部门进行化验，焊缝材料的化学成分见表１，出厂资料上焊材的化学成分见表２。从表ｌ中发现出入比较大的是磷的含量增加很多，国家有关标准要求焊材和母材的硫

１．２焊缝表面扩探检测

对此罐外表面和所有角焊缝进行了磁粉检测或渗透检测，经检测发现外表面上环Ａ４一Ａ５，Ａ９一Ａ１０丁字口沿处均有２＂－＇３条裂纹。经打磨消除，深度小于３ｍｍ，角焊缝未发现裂纹。１．３焊缝内部检测

对此罐的焊缝进行了１００％的超声波检测，采用两面四侧检测，发现２处超标缺陷，上环距Ａ５一

万方数据

Ａ６纵焊缝４５０ｍｍ上有１处长２０ｍｍ深１２ｍｍ自身高度为５ｍｍ的超标缺陷，上环距Ａ１２一Ａ１纵焊缝７００ｍｍ处有一长８０ｍｍ，深８ｍｍ自身高度为６ｍｍ的超标缺陷（此处深为距内表面的距离）。对上述２处超标缺陷进行了射线检测，发现缺陷为条状夹渣，缺陷为断续未熔伴有夹渣。

２修复方案

根据裂纹产生原因，特制订以下修复方案：对焊缝表面裂纹进行彻底打磨，消除所有裂纹，对低于母材的焊缝进行补焊处理；对焊缝内部缺陷未熔合进行炭弧气刨清除，用砂轮打磨补焊坡口，消除渗碳层，并用渗透检测合格后补焊补焊后进行表面磁粉检测和焊缝内部超声波和射线检测。检测合格后所有焊缝进行消除应力热处理，热处理温度为６２５土２５℃，保温８０ｒａｉｎ，热处理后进行焊缝表面磁粉检测，最后进行耐压试验，在耐压试验中进行声发射检测，进一步确认焊缝质量。

３补焊工艺及焊后应力消除

３．１

补焊工艺

１）焊前准备：补焊前应将焊缝周围５０ｍｍ范

围内的污垢、漆皮、水锈等都必须清除干净，用砂轮打磨，直至露出金属光泽，并彻底清除缺陷并经磁粉检测，确认缺陷已消除干净，以防焊接过程中产生缺陷，。对于１６ＭｎＲ的焊接，选用国产Ｊ５０６Ｒ手工电弧焊条。焊前焊条以３５０℃恒温２ｈ进行烘干，放于保温筒内随用随取。

２）焊接工艺参数的选择

１６ＭｎＲ属于高强度低合金钢，应当注意其线能量不宜过大，太大的线能量将会造成焊缝金属冷却速度过慢，接头的过热区增宽，使晶粒粗化，影响塑韧性；但也不能过小，太小的线能量将使接头从８００℃降至５００℃时的冷却速度加快，可能形成淬硬组织而产生冷裂现象。根据经验和工艺评定，低合金钢的线能量控制在１０＂３５ｋＪ／ｅｒａ，能获得满意的综合性能。对此罐的焊接参数选用见表３。

３）手工电弧焊焊接工艺及要求

手工电弧焊采用直流反接。焊接过程中，层间必须用砂轮修磨，以防夹渣。

万方数据

纯碱工业

表３焊接工艺参数

４）焊后检验

补焊４８ｈ后，对补焊部位进行表面和超声波或的引弧伤疤、飞溅物均用砂轮修磨除掉；焊缝表面、焊后焊缝进行消除应力热处理。采取燃油的方图１热处理温度控制图

采用水压试验，在水压试验当中采用声发射对此罐进行检测，确认是否有活性缺陷源的存在，声发射监测从１．０８ＭＰａ到试验压力１．３５ＭＰａ，均匀升ｒａｉｎ，保压１．５５ＭＰａ，时间３０ｍｉｎ；ｒａｉｎ，保压１．３１ＭＰａ，时间为３０ｒａｉｎ（依次升压，保压）主要监测过程是一次升压，一次保压，二次升压，二次保压。本次试验监测一次升压、一次保压中监测的信号非常多，通过分析是现场环境，容器自身等于扰所致，本次监测数据依二次升压、二次保压采集为主，并进行数据分析：

１）－－次升压中监测到的信号源：

射线检测。焊缝无损检测执行ＪＢ／Ｔ４７３０－－２００５标准。本次液氨球罐裂纹修复共补焊４４处。经检查所有焊缝外观成形和焊缝两侧均熔合良好；焊缝外根部进行磁粉或着色检测无裂纹；挖补部位焊缝进行超声波探伤，符合ＪＢ／Ｔ４７３０．３—２００５标准的要求，Ｉ级合格，并经射线检测，符合ＪＢ／Ｔ４７３０．２—２００５标准的要求，Ⅱ级合格。３．２焊后残余应力的消除

式进行整体热处理，测温点布置为１６点，具体热处理温度控制见图１：

压，升压时间１５从１．０８～１．３１ＭＰａ均为升压，升压时间为１５４耐压试验

２００１０年第３期关志军：弯管流量计在３．２ＭＰａ中压蒸汽系统中的应用

弯管流量计在３．２ＭＰａ中压蒸汽系统中的应用

’

关志军

（连云港碱厂，江苏连云港２２２０４２）

关键词：蒸汽；弯管流量计，压力损失

中图分类号：ＴＨ

８１４．５

文献标识码：Ｂ文章编号：１００５—８３７０（２０１０）０３—２５—０３

连云港碱厂轻灰煅烧炉、沸腾流化床等装置生产运行中所使用的３．２ＭＰａ中压蒸汽由热电锅炉产主蒸汽经减温后获得。由于企业技改扩产后产能的不断增加（原设计６０万ｔ／ａ，现产能１２０万ｔ／ａ），加上中压蒸汽管线（ＤＮ３００）较长（约８５０ｍ）流速增大，造成管路上压力损失过大，蒸汽到达用汽设备侧时达不到设计指标要求，因而制约了装置生产能力的有效发挥。

２００７年为使３．２ＭＰａ蒸汽指标符合设计要求，满足工艺生产所需，工厂在讨论技改方案时考虑：新增１条中压蒸汽管线加以解决或改造目前中压蒸汽

管线上的流量测量装置以降低压损。

１）新增１条中压蒸汽管线加以解决：投资费用较高（约１００多万元），热力损失同时增加。

２）改造目前３．２ＭＰａ蒸汽管网上所有流量测量装置，使用弯管流量计可以保证用汽设备侧蒸汽指标，且可以保证计量精度不受影响。

在比较以上方案时，通过对原流量测量装置压力损失、改用弯管流量计后压力损失的计算和综合多种因素分析参考，认为使用弯管流量计取代孔板式流量计可以满足蒸汽指标要求并且节约投资费用，节能效果更好。

①上环Ａ６板所在环缝区域，信号强度平均值为５１．０ｄｂ；②上环Ａ３板所在环缝区域，信号强度平均值为４９．９ｄｂ；③在Ａ７一Ａ８纵缝上有一区域，信号强度平均值为５９．１

ｄｂ。

热处理温度不够，焊接残余应力未能消除，加上疲劳载荷及盛装的液氨介质本身因素，综合所致应力水平过高；

２）焊缝熔敷金属磷含量远远超过国家规范，磷含量超标，加大了裂纹产生的几率，也是裂纹产生的原因之一；

３）为了降低裂纹产生的几率，重新做热处理消除残余应力，降低焊缝应力水平；

４）使用中加强卸车时液氨中水分的监测；５）采用新型检测技术，声发射监测可以进一步确认返修后的焊缝质量，确保罐体安全运行。

本次检验及检修消除了球罐缺陷，排除了安全隐患，保证了唐山某碱厂的正常生产，为该企业节约资金２００余万元，得到了企业的好评，对纯碱行业液氨球罐检验及检修有重要的参考价值。

收稿日期：２０１０－－０４—０７

２）－－次保压中监测到的信号源：

④下环Ａ５板所在环缝区域，信号强度平均值为５３．０ｄｂ；⑤下方环Ｇ２板与Ｇ４板相交焊缝所在区域，信号强度平均值为５０．６ｄｂ；⑥上环Ａ９板所在环缝区域，信号强度平均值为５３．９ｄｂ；⑦在Ａ８一Ａ９纵缝上有一区域，信号强度平均值为５０．８ｄｂ。

从以上数据分析得出：二次升压与二次保压之间无重叠区域声发射源，对以上信号进行评级①～③为Ｂ级，④～⑦为Ｃ级。为安全起见，经超声、磁粉复探，无缺陷，可以继续使用。

５

结论

１）裂纹产生的主要原因是制造时消除残余应力

万方数据

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纯碱行业液氨球罐的检验和检修作者：

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年，卷(期)：刘海杰， LIU Hai-jie唐山市特种设备监督检验所,河北,唐山,063000纯碱工业SODA INDUSTRY2010(3)

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