工业设备球形罐体环形焊缝裂纹分析及防止措施

球罐焊接裂纹产生原因分析及预防措施1、产生焊接冷裂纹的原因焊接冷裂纹在焊后较低的温度下形成。

由于这种裂纹形成与氢有关，且有延迟开裂的特点，因此又称之为焊接氢致裂纹或延迟裂纹。

2、产生焊接冷裂纹的三个必要条件：（1）氢。

氢的主要来源是焊材中的水分和焊接区域中的油污、铁锈、水以及大气中的水汽等。

这些水、铁锈或有机物经焊接电弧的高温热作用分解成氢原子而进入焊接熔池中。

在焊接过程中氢除向大气中扩散外，余下的在焊缝中呈过饱和状态，即在焊缝中存在着扩散氢。

根据氢脆理论，这种扩散氢将向应变集中区（如微裂纹或缺口尖端附近）扩散，当该区的氢浓度达到某一临界值时，裂纹便继续扩展。

（2）应力。

依据目前国内及国际的施工水平，在球罐的组装过程中总会存在或多或少的强力组对，所以在组装完成后便存在着内应力，这种应力在焊后整体热处理完成后也不可能完全消除。

再加上球罐焊接是一个局部加热过程，在焊接过程中产生应力与应变的循环，因此球罐焊接后必然存在残余应力。

（3）组织。

焊接热影响区组织中过硬的马氏体含量越多越容易产生冷裂纹。

3、防止产生焊接冷裂纹的措施（1）尽量选用对冷裂纹不敏感的材料选用内在质量好的母材。

即选用碳当量低的优质钢材，尤其是避免母材大型夹渣。

所以在球壳板制造前必须对板材进行严格的超声波检查，对有严重夹层等缺陷的钢材不得使用。

（2）尽量减少氢的来源。

第一，球罐的焊接选用低氢型焊条，必要时要采用超低氢型的焊条；第二，焊条使用前一定要按产品使用说明进行烘干，并贮存在100～150℃的恒温箱中，在使用时放入保温筒内并随用随取，在保温筒内存放时间不得超过4h，否则要按原烘干温度重新烘干，重复烘干不得超过两次；第三，要彻底去除焊接坡口表面及坡口两侧20mm 范围内的油污、水分，、铁锈及其他杂物；第四，不在雨雪天及空气相对湿度大于90%时施焊；第五，采取有效的防风措施，以防止吹弧，使焊接熔池得到有效的隔离保护。

（3）选用适当的焊前预热温度和预热范围。

CF—62钢丙烯球罐焊缝裂纹成因分析及处理【摘要】针对两台CF-62钢制球罐焊缝和热影响区表面磁粉检测项目中所发现的表面裂纹，产生的原因进行了分析和探讨。

通过球罐历次检验报告对比、运行记录检查、腐蚀分析、缺陷部位的评定，表明开裂的原因为硫化氢应力腐蚀所引起。

提出了球罐焊缝裂纹防治及处理的建议。

【关键词】CF-62钢检验腐蚀分析裂纹处理The Cause Analysis and Disposal of the Weld-seams Crack of CF-62 Steel Propylene Spherical tanksPeng Lixiong（Hunan Institute of Special Equipment Inspection Detection，Yueyang Branch，414000）【Abstract】According to the surface crack found through the test to the weld-seams of two CF-62 steel propylene spherical tanks and HAZ surface magnetic powder，this essay makes an analysis and discussion of the cause. Through comparing the previous propylene spherical tank test reports，checking the running record，analyzing the corrosion，evaluating of defective parts，it shows that the crack is caused by the hydrogen sulfide stress corrosion. It offers a proposal of preventive treatment and the disposal of the weld-seams crack of propylene spherical tanks.【Keywords】CF-62 steel inspection corrosion analysis crack disposal1 前言中石化巴陵公司共有6台1000m3丙烯球罐，在炼制高含硫原油以来，设备在定期检验过程中发现大量表面裂纹，特别是2006年2月在检验Q812丙烯球罐时，对罐体对接焊缝内表面进行磁粉探伤发现AB、BC、CD、DE四条环向焊缝两侧热影响区附近整圈裂纹（裂纹总长度约160米，深度2.0～3.0mm，极个别点最大深度3.5mm），同时在相邻纵缝热影响区附近也发现三处内表面裂纹；2010年5月在检验Q811丙烯球罐时，对罐体对接焊缝内表面进行磁粉探伤发现AB、BC、CD、DE四条环向焊缝两侧热影响区附近整圈裂纹（裂纹总长度约90米，深度2.0～2.5mm，极个别点最大深度3.0mm），下极板E1焊缝发现问1处150mm长裂纹。

球罐焊接部位裂纹产生的原因以及防止措施球罐焊接部位裂纹产生的原因以及防止措施摘要：本文对球罐焊接过程中裂纹产生的原因及防止措施做了介绍关键词: 球罐裂纹修复缺陷返修中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：裂纹是一种常见的球罐焊接缺陷，也是球罐焊接缺陷中最危险的一种工艺缺陷。

简单的描述下裂纹的分类以及产生原因。

按裂纹形成的条件，裂纹基本可以分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂纹。

而这四种裂纹中，在球形储罐安装过程中涉及到的基本是冷裂纹与热裂纹，以下对冷裂纹和热裂纹做了详细的介绍和防止措施：一．冷裂纹的产生及防止措施1. 冷裂纹产生焊接冷裂纹是指金属焊接后冷却到较低温度时产生的裂纹。

其产生的原因主要为钢材的淬硬倾向大、焊接接头的含氢量高和结构的焊接应力大。

这类裂纹是中碳钢、高碳钢、低合金高强钢、工具钢、钛合金等材料形成加工或使用过程中极易出现的一种工艺缺陷。

球形储罐冷裂纹按裂纹的形成原因，可以分为二类。

(1)延迟裂纹（氢至裂纹）：在氢、钢材脆硬组织和拘束应力共同作用下产生，形成温度在Ms（马氏体转变开始温度）以下200℃至室温范围，此种裂纹具有明显的延迟特性，并且产生的时间不能预测。

引起延迟裂纹的主要原因分为两点，一是焊道内氢的析出，氢在析出点的不断析出会产生一定的应力，且残留在焊道内的氢脆组织也会对裂纹的产生起到一定的影响；二是球形储罐在组装与焊接过程中会在罐体产生一定的应力，当焊道出出现应力过于集中的部分，也会在焊道处对裂纹的产生起到一定的影响。

(2)淬硬脆化裂纹：某些淬硬倾向大的钢种，当焊接后焊道冷却到Ms（马氏体转变开始温度）至室温时，因发生马氏体相变而脆化，在拘束应力作用下即可产生开裂。

这种裂纹又称作淬火裂纹，此种裂纹的产生与氢关系不大，基本无延迟现象。

此种裂纹在球形储罐会在焊道处产生，如果在焊接时焊道处与球板温差较大，则会产生一定的局部应力，对裂纹的产生起到影响。

所以在球形储罐焊接时，尽量在焊前预热，且焊接时采用薄层焊肉多焊层的施焊方式。

大型球罐裂纹分析及修复要点0 前言随着中国石油化工工业的迅速发展，球罐的大型化、高参数化以及高强度钢广泛地应用于球罐的制造，致使球罐的安全性越来越成为人们关注的焦点，液氨球罐也不例外。

国内外大量的事故分析及开罐检查的结果表明，液氨、LPG球罐应力腐蚀裂纹主要产生在焊接接头部位。

对此，球罐建造工作者在提高建球工艺水平和加强组建球罐全面质量管理的同时，对液氨、LPG球罐用钢的冲击韧性、焊接性能尤其是抗应力腐蚀性能提出了更高的要求。

上世纪90年代末合肥通用机械研究院与相关单位合作研制开发并应用了强度和韧性优于Q345R且焊接性能及抗应力腐蚀性能与其相近的正火态低合金钢Q370R(当时为15MnNbR)，作为大型液氨、LPG 球罐用钢，因其力学性能和焊接性优良，在国内得到了大量的工程应用。

文中选取贵州某公司于2012年建造的Q370R钢制液氨球罐作为研究对象，其设计直径为18 000 mm，体积为3 000 m3，服役温度-19～50 ℃，设计压力2.16 MPa，壁厚50 mm。

2013年6月建成并投入使用，2016年7月首次开罐检查发现了100多条裂纹，未分析裂纹产生的原因，即进行了焊接返修。

2017年7月第二次开罐检查，发现了300多条裂纹。

文中对该球罐裂纹产生的原因进行了科学分析，并对焊接修复工作提供了指导性意见，以引起大家对球罐焊接工作的重视。

1 Q370R钢制液氨球罐二次开罐检查情况1.1 裂纹情况在对内壁对接焊缝采用荧光磁粉进行100%检测，共发现378处线性缺陷显示，其中有10多处缺陷数量为多条密集横向缺陷，如图1、图2所示。

裂纹有横向、纵向，焊缝、热影响区均有，且大多数集中在上、下极大环缝及下极板方环上。

横向缺陷集中在焊缝上，长度5 mm左右居多，深度1.0 mm，长度超过10 mm的一般起止点在熔合线处，深度超过3.0 mm，纵向缺陷除了母材外，绝大多数在热影响区，深度1.0 mm，少数几条深度超过3.0 mm，母材上缺陷位置多数在工装卡具处，深度一般1.0～2.0 mm。