压力容器错边及未焊透缺陷检验

攀 钢 技 术 57 压力容器错边及未焊透 缺陷 检验 彭 彬 （ 攀 钢集团研究院 有限公司 ） 摘 要： 对存在 错边与未焊透 而导致裂纹 缺陷 的 压力容器 进行 检验 ， 发现容器焊缝中出现裂纹且部分裂纹较长 ，存在的 裂纹 缺陷严重影响压力容器的安全运行， 不能满足 压力容器 下一周期安全使用的要求 ， 应对该容器进行报废处理。 关键词： 压力容器；检验；缺陷；安全 引言 压力容器在制造过程中，由于筒体预弯、组装与焊接不当等原因。往往会产生错边与未焊透，错边或未焊透 导致 焊接接头部位有效受力面减少，并在不连续处引起应力集中而导致出现裂纹等危及容器安全运行的严重缺 陷。因此， 1998钢制压力容器标准中对新制造的以及在用压力容器的角变形、错边均有一定限制。而我国早期投用的一部分压力容器的错边及未焊透严重超过此标准要求 1。 笔者 针对检验中遇到的因错边及未焊透严重超标而导致的压力容器在使用中出现裂纹的实例，来对在用压力容器安全使用状况进行分析评价。 容器 基本情况 某单位 1 台 类低压换热器，制造于 20 世纪70 年代，投产日期为 1977 年，该容器内径为 660 为 5180 计压力：壳程 程 计温度 320 ， 材质为 体厚度为 14 头厚度为 12 等厚接头部位已进行削薄处理。最高工作压力 全阀的开启压力为 作温度为 300 ， 介质为水蒸汽。 对 该容器 进行 全面检验时，水压试验合格。安全状况等级评为 3 级。容器简图 见 图 1，展开 示意 见 图 2。 检验 依据 7001力容器定期检验规则、压力容器安全技术监察规程、承压设备无 图 容器简图 图 1 容器简图 图 2 容器展开 示意 损检测等相关标准，制定了详细的施 工检验技术方案。在审查上次全面检验报告时，查得该容器外表面包有一层保温层，焊缝最大棱角度为 0.8 头与筒体连接焊缝一周均有错边，错边量最大为5180封头（椭圆形封头） 上封头（带法兰凸形封头） 上环缝（错边） 中环缝（错边、未焊透） 下环缝 纵缝 58 2010 年第 33 卷第 1 期 2.5 环缝一周也有错边，最大错边量为 3.0 器内表面中环缝根部存在未焊透，深约 1.5 约 1 000 据原始资料审查的情况，确定本次检验项目主要为容器内外部宏观检验、测厚、超声波及磁粉检测。 损检测 对容器外表面焊缝进行适当打磨后，在封头及焊缝附近布置相应测点。共计测厚 38 点，测得封头最小壁厚为 9.2 体最小壁厚 为 3.5 3.5 磁粉检测发现缺陷并进行处理后的剩余壁厚）。 对容器内、外表面的纵、环焊缝进行 30%磁粉抽查，发现容器内表面中环缝未焊透部位有一条长40 纹，根据所制定的检验方案，扩大检测区。于是对该容器 2 条纵向焊缝及 3 条环向焊缝进行了100%磁粉检测，又在中环缝其它部位发现 4 条 总 长213 裂纹。在征得厂方的同意后对以上 5 处缺陷进行打磨处理。打磨深度最大为 5 磨后测得该缺陷处的最小剩余壁厚为 3.5 了全面了解该容器的缺陷情况，对该容器进行了 X 射线检测，共拍片 39 张， 有效透照长度达 9 000 2005 标准进行评定，其中 级片 1张， 级片 7 张，其余 31 张均为 级片（ 该容器设计要求为 级以上合格），裂纹总长 939 条裂纹最长达 260 器缺陷严重，需进行返修处理。 度校核 根据 7001力容器器检验规则及 50制压力容器等标准，对该容器进行强度校核。通过封头厚度计算公式 2： i 1) 式中 P 为安全阀开启压力 容器最大内径 660 容器腐蚀裕量 2 t 为材质 使用温度 300 下的许用应力，为 77 为焊接接头系数，本次检验为局部无损检测， 取 计算出该容器安全使用到下一周期时，封头所需最小壁厚为 实际测得封头最小厚度为 9.2 于容器安全使用到下一周期时封头所需最小壁厚 此，该容器封头强度能满足下一周期安全使用的要求。 筒体厚度计算公式 2： 22 i (2) 容器安全使用到下一周期时，筒体所需最小壁厚为 实际测得筒体最小厚度为 3.5 于容器安全使用到下一周期时筒体所需最小壁厚 此，该容器筒体 厚 度不能满足下一周期安全使用要求。按照相关要求，容器需进行返修处理。 验结果 通过对 该压力容器 进行相关检测， 发现容器焊缝中出现裂纹群，且部分裂纹较长，缺陷严重；筒体实测最小壁厚 3.5 能满足 容器 下一周期安全使用的要求，需要进行返修处理。 根据 7001 2004压力容器定期检验规 则相关规定，对该容器综合级别评定为 5 级。 由于该容器已经使用了27 年，现已无修复 其 价值 ，建议厂方对该容器进行报废处理。 缺陷原因分析 针对容器焊缝中发现较大范围的裂纹群，项目组作了以下分析： ） 该容器存在的最大错边量为 3 角度为 0.8 据 50制压力容器标准要求，该容器最大允许错边量为 1/4s(s 为接口处钢材厚度 )=3 许棱角度为（ s/10+2） =3.2 此错边量及棱角度满足标准要求，但在错边及棱角度部位容易产生应力集中。根据应力集中系数公式 +3(+h)/t1计算。其中棱角度 =0.8 边 h=3.0 器壁厚 t=12 算出应力集中系数 ） 该容器 表面中环缝存在的根部未焊透 ， 不仅减少了有效承载面积，也易导致应力集中。 ） 由于容器的工作压力在一定范围内是波动的，因此筒体的工作应力也是变化的。容器在反复的应力作用下工作，加上错边、棱角度产生的应力集中及未焊透部分有效承载面积减少和应力集中，导致容器在焊接部位的疲劳裂纹不断产生、扩展。攀 钢 技 术 59 在该容器历次全面检验报告中，也不时会发现容器出现的新生裂纹。因其数 量少、范围小，经打磨处理后并不影响容器在规定条件下使用。而本次检验中，无损检测发现裂纹总长 939 条裂纹最长达 260 新生裂纹群，很可能是由于应力集中 并 且容器使用年限较长而出现材质劣化 产生的结果 。 结语 由于历史原因，早年投用的部分压力容器制造质量不良，不可避免地存在各种焊接缺陷、结构缺陷。在对在用压力容器定期检验过程中，经常遇到未焊透及错边严重超标的问题 1。因此，在实际检测过程中，发现错边等制造缺陷时，应首先按照50 1998 标准进行评定，如未超过标准规定，可不做处理。如存在 缺陷 超标且不能进行处理时，应重点对缺陷部位区域进行重点检测，检查有无新生缺陷出现。如发现新生缺陷，应当扩大检测区域，必要时对该容器焊缝进行 全面 检测，甚至 可 采用 2种以上的无损检测方法相互验