提高压力容器钢板质量_确保压力容器运行安全

第 2 O卷第 3期 中国锅炉压 力容器安全 4 5 提 高 压 力 容 器 钢 板 质 量 确 保 压 力 容 器 运 行 安 全 姜 清 ( 常州机电职业技术学院江苏2 1 3 0 1 7 ) 陆 燕 ( 常州市锅炉压力容器检验所江苏2 1 3 0 0 2 ) l 概述 压力容器钢板 质量对压力容器制造及使用 的 安 全至关重要 。A S ME规范对 压力容 器设计 、 制 造 、 检验 、 材料 、 焊接 、 无损检测 、 质量控制等方面作出 严密的规定。 中国锅炉压力容器安全) 2 0 0 3年第 3 期刊登 了 锅炉压力容器用钢安全质量认可工作 一 文 公布了我国 1 9 9 2年和 1 9 9 9年压力容器用钢 板质量的现状存在问题多多。这些被抽查的钢板均 是在钢铁企业内检验合格出厂的产品。在钢铁企业 内 每批钢板抽取 1 张钢板进行检测 ， 其结果代表 整批钢板 ( 每批一般 由数张至几百张钢板组成) 的 质量。而有的钢铁企业 由于种种因素造成同批钢板 间质量波动过大。 调查显示 ， 某钢铁企业 2 0 g 钢板时 效冲击值 的质量统计工序能力指数 C p仅为 0 4 6 ， 不合格率 P就高达 1 6 左右 ； 另一钢铁企业 1 6 M n R 屈服强度的质量统计工序能力指数 C p仅为 0 4 4 ， 不合格率 P就高达 1 8 左右 ， 这意味着如果每张钢 板都进行检验时， 就有可能有 1 6的钢板不合格。 采 用如此质量的钢板生产的锅炉压力容器将造成极 大的安全隐患。 2封 头直 边在 对环 焊缝 R T检 测 时 多次 发 现有裂纹缺 陷 某公司材质为 1 6 M n R的封头 ，在容器厂组装 后 。 对环缝进行 X射线检测 ， 多次发现封头直边母 材有多处大小不等的裂纹 。为了搞清裂纹产生的原 因 在有裂纹处取样 ， 做金相检查 ， 发现其组织中含 有夹杂物， 级别为 A 3 5 ， B 3 ， 并在夹杂物集 中区还存 在缩孔 。在夹杂物及缩孔集 中区组织为索氏体+ 铁 素体 ，其它区域的组织为呈条带状分布的铁素体与 珠光体 。 同时对试样进行能谱分析，发现夹杂物主要成 分是由氧化物和硫化物组成。由于这些夹杂物的存 在 在钢板轧制过程中产生了夹层 。 经压力加工或受 焊接热输入后扩展张开 。在 R T检测时则显示为裂 纹缺陷。 因它不同于一般表面缺陷容易被发现， 故存 在的危险很大。因此 ， 9 9版 容规 要求钢厂降低 S 、 P 杂质含 量 ， 开始 遭到有 的钢 厂 的抵 制 ， 接 着 G B1 5 0 又发布了修改单 。 用法规标准强制执行。 我国压力容器钢板标准和国外标准相 比，化学 成分与力学性能表面上相近 ，但实际上国外钢厂都 有 比标准更严格的内控标准 。就 S 、 P杂质含量来 说 ， 其标准规定是百分数， 而供货质量证明书及取样 复验结果常为千分数。钢板的负偏差也是钢板质量 的一个很重要参数 有的钢厂将负偏差超标的钢板 做为合格板投放市场，有的钢厂将热轧板当作正火 板供货 还有的钢厂将不合格的船板超越 G B 1 5 0 标 准的规定改判为 1 6 M n R板等。 这就是我国压力容器 钢板质量 与国外 的差距 。 3 成形封头突然开裂 3 1 某公司材质为 0 C r l 8 N i 9 ， 直径 1 8 0 0 x 1 4封头加 工成形后在库 1 2天直边处突然开裂 4条裂纹 ， 均 垂直 于封 头直边 。原始质保 书上抗 拉强度 叮 b 为 6 7 0 MP a ， 屈 服 强 度 叮 。 为 2 7 5 MP a ，经 复 验 叮 b 为 7 5 1 MP a f r 为 3 3 3 MP a 。由于 叮 h 标 准没有 上限限制 ， 维普资讯 4 6 中国锅炉压 力容器安全 第 2 O卷第 3 期 所以虽然合格但偏高 。 这和轧制温度控制有关 3 2 用 S - 3 6 0扫描 电镜 和 I S I S X射线 能谱 仪检查 分析 裂纹 表面 ， 为沿 晶 裂纹( 见 图 1 ) 晶面上 有许 多 小孑 L 洞( 见 图 2 ) ， 裂纹 面上沿 钢板压延 变形方 向还有 密集 的二 次裂纹 。经金 相组织检查 。 夹 杂物为 C 5级 f 按 G B1 0 5 6 1 9 3 “ 钢 中非 金属 夹 杂 物 显微 评 定方 法” 评定) ， 说明钢板夹杂严重， 裂纹附近的金相组织 为奥氏体 ， 裂纹具有沿晶特征( 见图 3 ) 。对夹杂物的 X射线能谱检测为硅酸盐类夹杂物。 图 1 沿 晶开 裂特 征 图 2晶面上 的小 孔 洞 图 3 x 5 0 0金相 组织 为 奥 氏体裂 纹具 有沿 晶 特征 3 3 对另 一批 号板 厚 为 1 0 mm 的 0 C r l 8 N i 9钢 板进 行抽样复验 ， c r s 高达 5 7 3 MP a ， c r b 高达 8 6 3 M P a ， 延伸 率 8为 3 6( 不合格) ， 硬度 ( H B S 1 0 3 0 0 0 ) 测定为2 4 1 ， 同时在金相组织检查 中发现“ 白条” 夹杂， 这和轧制 温度和固溶处理有关。 3 4 对 0 C r l 8 N i 9钢板进行 U T检测 ，由于不纯净 偶有 3次以上波显示 ， 虽合格 ， 但经成形加工后坡 口 面上会导致 夹层和分层 。 同上述 1 6 Mn R钢一 样 也 发生 1 起封头与简体焊接后 R T检测发现封头直边 部分有裂纹缺陷。 3 5 奥氏体不锈钢是可冷作强化钢 ， 不锈钢压力容 器大 多数是 冷加工成 形 冷 加工 对室 温力 学性 能 的 影响见表 1 表 1 冷J J n T对奥氏体不锈钢室温力学性能的影响 钢号及 化学 成分 冷 加 工量 ( ) c r MP a b ， MP a 8 ( ) 0Cr l 9 Ni 9 0 2 5 3 6 o5 5 3 1 0 4 6 4 6 9 6 3 7 C 1 0 0 5 6 2 0 6 8 2 8 O2 2 4 Mn： 0 8 7 3 0 8 4 4 921 1 6 s j ： 0 4 3 4 0 9 5 6 1 O2 6 1 3 Cr ： 1 86o 5 0 1 O 25 1l 1 8 1 0 Ni ： 1 0- 2 5 6 0 1 O6 9 1 1 7 4 6 而不锈钢压力容器一般不作 固溶处理 ， 主要靠 钢厂对 钢板 留有充分 的冷加工成形 的塑性储备 。 4 压力容器制造业期望的钢板质量 压力容器用钢板质量主要应满足以下要求 ： 4 1 对碳素钢、 低合金钢的要求 a 化学成分中 ： S 0 0 1 P 0 0 1 5 ( 最低要 求 S 0 0 2 ， P 0 0 2 ) ， 这要求钢厂不断提高钢的 纯净度 减少非金属夹杂物和偏析等。 b 进行 U T检测 不允许有分层。 c 选用铝作脱氧剂的镇静钢 ( 其中酸化铝A I S 0 0 1 5 ) ， 可提高钢的韧性 ， 特别是低温韧性和非 时 效性。 d 板 厚 T1 6 mm 需正 火热 处理 ( 即 A S ME规 定的 5 1 8 ” ) 。 因为正火是压力容器用钢获得最佳综合 力学性能 的 1种热处理手段 。 e 屈强 比要小 即 c r l c r b x 1 0 0 6级 f 武钢开发的 WH D 1即 1 6 M n D R钢晶粒度达 1 O级 、 且无带状组织1 从而可防止 因钢板各 向异性 而导致 开裂 。工业发 达 国家均采用 纵横 向交错轧制 ， 以消除各向异性 。 4 2 对不锈钢的要求 a 含碳量 C O 0 6 ( C O 0 3 为超低碳不锈钢 ， 如 0 0 C r 、 C 0 0 3 0 0 8 为低碳 不 锈钢 ， 如 0 C r ； C 0 0 8 为普通不锈钢 如 1 C r l 8 N i 9 T i ， 我 国早 已不 推荐使用该种不锈钢1 。 b 应通过晶间腐蚀等试验。 C 应进 行充 分 的 固溶 处理 ， 因为 固溶处 理能 使 基体软化 、 延性提高、 消除形变诱 导马氏体( M ) 相和 带状组 织。 d 钢板厚度负偏差应小于 0 2 5 m m。 e 表面质量要好 用 S i C磨料打磨、 只可用 A l 10 磨料打磨 ，打磨不正确对导致开裂也是有教训 的。 推 荐 8 0目以上最 好用 1 2 0目以上即表面粗糙度 3 2 m， 相当于表面光洁度老标准 5以上的抛轮进 行打磨。 且应沿垂直轧制方向进行打磨1 。 f 不锈钢因有较低的屈强 比 ( 盯 盯 h)和较高 的 韧性及延伸率 ( 实测值常达 5 0 左右) ，因而具有很 好 的冷成形性 能。压力容 器加工成形经 历塑性变形 过程并拌生残余应力。产生形变诱导马氏体相变。 加工深度越大 ， 残余应力也相应加大 。这就对用钢 提出 盯 7 3 等要求 ，以保证加工成形后有充分 的塑性 、 韧性储备。 5 结 语 由于我国锅炉压力容器用钢的质量存在着较多 的问题 ， 突出的是钢 的性 能波动较 大 ， 钢 的 内在质量 不高， 而且表面质量也差 ， 材料标准满足不了法规及 相关标准的要求 。多年来 ， 压力容器行业许多老专 家一直呼吁要提高压力容器用钢纯净度 ， 但成效甚 微 钢板内在和外表质量严重困扰压力容器制造业 的发展 ， 并 危及压力容 器的安全 。 9 9版 容规 第 1 O条规定“ 压力容器材料的生 产应经国家安全监察机构认可批准” 但 目前压力容 器用钢的安全质量认可工作还难以得到普遍推广 。 我 国已加入 WT 0 钢产量 已达 1亿多万吨 ， 居世界 第一 ， 我 国的压力容器制造业之多也是世界第一， 压 力容器的安全监察 、 监督检验、 质量控制 、 制造技术 等方 面能被 国外认 可 。 唯独 钢板 质量 影 响压 力容器 走 向国际市场 参 与国际竞争 ， 而不得不用进 口钢 材。因此 ， 为了提高锅炉压力容器用钢的质量 ， 确保 锅炉压力容器的安全 必须做好锅炉压力容器用钢 的安 全质量认 可 审查和 日常 的监督 检 验工 作 ， 以消 除隐患 ， 确保压力容 器万无一失 的安全 。 、驴 、驴 ( 收稿 日期 2 0 0 3 - 1 1 _ 0 6 ) “ 电 梯 及 自 动 扶 梯 安 全 论 坛 在 沪 召 开 国家质检总局特种设备安全监察局 4月 1 6日在上海举办了“ 电梯及 自动扶梯安全论坛” 。 特种 设备安全监察局副局长武津生做了 提高电梯安全水平， 促进电梯行业健康发展 的专题报告。 报告 中一是重点讲解了 特种设备安全监察条例 主要内容( 特别是有关 电梯的内容 ) ； 二是介绍了近两 年电梯事故情况并对原因进行了分析； 三是阐述了特种设备安全监察中长期工作设