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    高強鋼制儲罐大角焊縫的裂紋成因分析、修補
    發布時間:2023-07-24 19:31:25瀏覽次數:

    高強鋼制儲罐大角焊縫的裂紋成因分析、修補(圖3)

    本文主要介紹文獻: 許皆樂 等.大型原油儲罐大角焊縫裂紋檢測分析及處理[J]. 石油和化工設備,2019, 22(11).

     文獻主要內容:一臺材質為12MnNiVR的10萬方儲罐,在投用10多年后開罐檢驗。對底圈壁板與罐底邊緣板的角焊縫這一關鍵部位,進行了磁粉+滲透檢測,在焊縫上發現了裂紋。硬度檢測表明,裂紋附近的硬度較高,在查閱建罐資料后,推斷是由于焊接沒有進行后熱,使得焊縫區域冷卻速度過快,形成淬硬組織,終導致出現裂紋。

    此后,將裂紋及周邊區域機械清除,并進行焊補。焊補嚴格按焊接工藝進行,并進行了預熱和后熱,焊縫復驗合格(焊縫冷卻后及24h后表面檢測、硬度檢測合格)。 

    解讀

    1. 12MnNiVR為大型儲油罐鋼板,材料標準為GB19189-2011《壓力容器用調質高強度鋼板》,是一種高強度調質鋼,抗拉強度Rm>610 MPa, 屈服強試ReL>490 MPa。12MnNiVR可經受大線能量輸入(≥100KJ/cm)[1]的焊接,大型儲罐的焊接工作量巨大,可不能小電流慢慢焊。 

    2對于Rm>540的高強鋼,通常認為其屈強比大,韌性儲備少,容易產生裂紋,所以GB/T150.4對這類鋼在無損檢測上的要求比較嚴格。例如:要求A、B類接頭,100%RT或UT;C、D、E類接頭,100%表面檢測;厚度大于20mm時,應采用不同的檢測方法(RT或UT)進行組合檢測;熱切割坡口應進行磁粉檢測;耐壓試驗后所有焊縫還應進行表面無損檢測;以及逐臺制備焊接試件等等。 

    GB 40341或GB 50128,對于ReL≥390MPa材料要求:罐底邊緣板對接焊縫,根部焊道PT,后一層焊后PT或MT;壁板和底板的內外角焊縫應進行PT或MT,并在充水試驗后同樣方法復驗,且罐內角焊縫初層焊道應進行PT;接管角焊縫在焊后及充水試驗后進行PT或MT。 

    MT磁粉檢測、PT滲透檢測雖然同為表面檢測,但對于表面開口缺陷PT的顯像更為清晰,裂紋特征更明顯,不過對于非表面開口的近表面缺陷,PT是不如MT的。 

    3冷裂紋(包括延遲裂紋)是高強鋼焊接中面臨的主要問題,而硬度檢測既容易操作(硬度計)、又無需取樣破壞材料,是確定材料淬硬傾向和冷裂紋敏感性的一個常用的簡便方法,尤其是焊接熱影響區[2]。 

    4根據文獻[3]的研究,12MnNiVR雖然焊接性比較好,但仍具有一定的冷裂紋敏感性,如焊接熱影響區HV350以上,應當進行適當的焊前預熱和焊接后熱。

    預熱的主要作用為:降低焊接接頭的冷卻速度,延長奧氏體轉變的時間,從而減少鋼材的淬硬傾向;有利于焊縫金屬擴散氫的逸出;在一定程度上還可以調整或減輕焊接殘余應力。

    后熱的主要作用是降低焊縫結晶后接頭的冷卻速度,有利于焊縫金屬中擴散氫的逸出,所以又稱消氫處理。它是防止高強鋼出現冷裂紋(延遲裂紋)的有效措施。 

    5.焊道修補時在修補焊道上增加一道凸起的回火焊道,焊接完成后將回火焊道磨除并修整與原焊道圓滑過渡。

    采用回火焊道對于碳錳鋼焊縫修補是有好處的(這就是人們常說的焊縫余高的好處),可以消除或減少焊趾的氫集聚,改善熱影響區的組織機構,防止焊趾裂紋?;鼗鸷缸饔檬菍ιw面焊縫金屬進行一次加熱,此加熱作用相當于對之前焊縫金屬進行回火。

    參考文獻 

    [1] 丁慶豐 等. 大型原油儲罐用12MnNiVR鋼板的焊接性能分析[J]. 武鋼技術, 2012, 50(2).

    [2] 李亞江. 焊接冶金學——材料焊接性[M]. 北京: 機械工業出版社, 2016.

    [3] 汪輝. 12MnNiVR鋼板焊接裂紋敏感性的試驗研究[J]. 壓力容器, 2003, 20(6)

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