蒸壓釜定期檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)母材裂紋分析

李飛杰

（西安特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，陜西西安 700065）

1 設(shè)備基本情況

對(duì)某企業(yè)蒸壓釜定期檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)蒸壓釜靠近環(huán)焊縫側(cè)母材上有一條裂紋。該蒸壓釜為II 類設(shè)備，材料為16MnR，介質(zhì)為飽和水蒸氣，規(guī)格Φ2850×35 200×20/24 mm；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為GB 150—1998，于2008年3月制造完成，投用時(shí)間為2008年7月，上次檢驗(yàn)日期為2014年9月。

蒸壓釜設(shè)計(jì)壓力1.6 MPa，實(shí)際工作壓力1.5 MPa；設(shè)計(jì)溫度203 ℃，實(shí)際工作溫度200 ℃（圖1）。

圖1 蒸壓釜結(jié)構(gòu)

2 檢驗(yàn)方案及現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)情況說(shuō)明

從蒸壓釜操作的工藝特性，承受交變載荷、頻繁間歇操作的情況來(lái)看，具備產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕兩種失效模式條件，制定相應(yīng)檢驗(yàn)方案。

（1）宏觀檢驗(yàn)部分。必須嚴(yán)格檢查以下3 點(diǎn)：①加強(qiáng)對(duì)齒合、齒根的外觀檢查，有無(wú)明顯的磨損現(xiàn)象及快開門結(jié)構(gòu)的連鎖功能試驗(yàn)；②仔細(xì)檢查釜的腐蝕情況，記錄腐蝕程度，發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重程度的腐蝕，應(yīng)進(jìn)一步分析冷凝水成份并找出腐蝕加快的原因，幫助企業(yè)制定防腐措施；③還應(yīng)特別注意釜體有無(wú)機(jī)械接觸損傷。由于小車或鐵索在進(jìn)出料時(shí)有可能與釜底摩擦，這樣產(chǎn)生的劃痕是比較危險(xiǎn)的，必須加以防止并消除。

（2）表面無(wú)損檢測(cè)部分：①蒸壓釜內(nèi)表面每條對(duì)接焊縫應(yīng)至少抽查該條焊縫長(zhǎng)度的20%，重點(diǎn)包含縱環(huán)焊縫相交接的部位；②內(nèi)表面所有角接接頭100%；③釜門內(nèi)表面所有焊縫100%，釜齒、齒根100%，重點(diǎn)是齒根過渡部分；④對(duì)宏觀檢查可疑部位進(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)。特別是釜體底部易腐蝕部位。

現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)情況，依據(jù)檢驗(yàn)方案宏觀檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)齒合、齒根有磨損現(xiàn)象，釜體未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，但有多處由于小車在進(jìn)出料時(shí)機(jī)械接觸劃痕，現(xiàn)場(chǎng)已打磨消除并提醒用戶在今后使用中規(guī)范操作。內(nèi)表面采用磁粉檢測(cè)，為提高缺陷的檢出率，所有抽查部位要求打磨至露出金屬光澤并施加反差增強(qiáng)劑。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，銘牌側(cè)起第11 個(gè)筒節(jié)內(nèi)表面有一處長(zhǎng)30 mm 深6 mm 的軸向裂紋（圖2）。

3 缺陷產(chǎn)生原因分析

（1）根據(jù)裂紋發(fā)現(xiàn)位置僅距環(huán)焊縫10 mm。現(xiàn)場(chǎng)宏觀檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：其余環(huán)焊縫表面光滑均為埋弧自動(dòng)焊，該裂紋附近環(huán)焊縫表面有明顯魚尾紋為手工電弧焊，由于該蒸壓釜長(zhǎng)35.2 m，該條環(huán)焊縫為現(xiàn)場(chǎng)組焊的合攏縫，出廠資料有記載。由于現(xiàn)場(chǎng)組焊難度較大，導(dǎo)致該焊縫成型差，錯(cuò)邊量較大約3～5 mm、焊縫余高較高約3～4 mm、合攏縫兩側(cè)筒體內(nèi)表面多處機(jī)械損傷（圖3）。由此推斷，現(xiàn)場(chǎng)組焊時(shí)有強(qiáng)力組裝可能。

圖2 軸向裂紋

圖3 缺陷附近表面情況

（2）該設(shè)備完工日期為2008年3月6日，推斷合攏縫應(yīng)該在冬天組焊，該設(shè)備在野外露天環(huán)境下安裝，環(huán)境溫度較低（約0 ℃以下）。焊接記錄有記載，但未有預(yù)熱處理。根據(jù)JB/T 4709—2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》中6 焊接6.2.2 可知：當(dāng)焊件溫度-20～0 ℃時(shí)，應(yīng)當(dāng)在始焊處100 mm 范圍內(nèi)預(yù)熱到15 ℃以上。GB 150—1998《鋼制壓力容器》中10.3 焊接10.3.1.3 可知：當(dāng)焊件溫度低于0 ℃時(shí)，應(yīng)在始焊處100 mm 范圍內(nèi)預(yù)熱到15 ℃左右。

所以，由于存在強(qiáng)力組對(duì)應(yīng)力、錯(cuò)邊過高存在應(yīng)力、現(xiàn)場(chǎng)焊接該條合攏縫時(shí)未進(jìn)行預(yù)熱再者焊接完沒有進(jìn)行熱處理（消除應(yīng)力），從而導(dǎo)致應(yīng)力集中使靠近焊縫母材側(cè)產(chǎn)生微小裂紋，不易被發(fā)現(xiàn)。

（3）蒸壓釜作為建材等行業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，據(jù)企業(yè)負(fù)責(zé)人了解，2008年至2018年鼎盛時(shí)期產(chǎn)品供不應(yīng)求。如此設(shè)備使用頻次非常高，頻繁啟停升壓升溫、降壓降溫，使該設(shè)備長(zhǎng)期處于循環(huán)應(yīng)力條件下，由于微小裂紋的存在，裂紋得以擴(kuò)展，如此循環(huán)反復(fù)，裂紋不斷延伸。

4 處理情況

缺陷打磨消除后形成長(zhǎng)65 mm、寬30 mm、深6 mm 的凹坑，凹坑評(píng)定不合格故進(jìn)行補(bǔ)焊（圖4）。補(bǔ)焊后經(jīng)磁粉檢測(cè)、超聲直探頭檢測(cè)均未發(fā)現(xiàn)缺陷。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著建筑行業(yè)的復(fù)蘇，杜絕蒸壓釜的帶病運(yùn)行，在蒸壓釜定期檢驗(yàn)中，應(yīng)做好：

（1）與企業(yè)生產(chǎn)管理人員的勾通交流，提高他們的安全意識(shí)和管理水平，嚴(yán)禁物料車架或管樁等與釜體接觸造成內(nèi)壁損傷。

圖4 裂紋消除后補(bǔ)焊

（2）對(duì)快開門安全聯(lián)鎖裝置應(yīng)重點(diǎn)檢查，應(yīng)進(jìn)行模擬功能試驗(yàn)。

（3）根據(jù)蒸壓釜失效模式，加強(qiáng)內(nèi)表面的磁粉檢測(cè)，檢查部位應(yīng)選擇釜體中心線以下的縱環(huán)焊縫，特別是底部冷凝水聚積的焊縫。

（4）對(duì)焊縫成形不良、補(bǔ)焊部位應(yīng)重點(diǎn)抽查。蒸壓釜檢驗(yàn)周期一般不宜超過3年，特別是超年限使用的蒸壓釜，應(yīng)建議報(bào)廢。