某液化气球罐焊缝鉴定报告

某液化气球罐焊缝鉴定报告一、球罐基本信息本次鉴定的液化气球罐位于XX化工园区XX能源有限公司储罐区，球罐编号为QG-003，设计单位为XX化工设计院，制造单位为XX重型机械制造有限公司，于2018年6月完成安装并投入使用。球罐设计容积为5000m³，设计压力为1.77MPa，设计温度为-20℃~50℃，储存介质为液化石油气（主要成分为丙烷、丙烯，含少量丁烷、丁烯）。球罐主体材质为16MnR，符合GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》标准要求，球壳板厚度为32mm，采用分瓣冲压成型后现场组焊的制造工艺。球罐的焊接工作由具备压力容器焊接资质的XX安装工程有限公司承担，焊接人员均持有相应项目的特种设备作业人员证。焊接工艺采用焊条电弧焊（SMAW）和埋弧焊（SAW）相结合的方式，球壳板纵缝和环缝焊接时，内侧采用焊条电弧焊打底，外侧采用埋弧焊填充盖面；接管与球壳连接焊缝采用焊条电弧焊全位置焊接。焊接材料选用J507焊条（符合GB/T5117-2012标准）和H08MnA焊丝配合HJ431焊剂（符合GB/T5293-1999标准），焊接工艺指导书（WPS）编号为WPS-QG-2018-001，经焊接工艺评定（PQR）验证合格。二、鉴定目的与依据（一）鉴定目的该球罐已连续运行近8年，期间经历了多次开停车、压力波动和介质腐蚀，为确保球罐的安全运行，及时发现焊缝存在的缺陷和安全隐患，根据《特种设备安全法》和《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG21-2016）的要求，XX能源有限公司委托XX特种设备检验检测研究院对球罐焊缝进行全面鉴定，主要目的包括：检测球罐焊缝表面及内部是否存在裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等焊接缺陷；评估焊缝的外观质量和几何尺寸是否符合相关标准要求；测定焊缝的硬度、力学性能和腐蚀情况，判断焊缝的使用状态和剩余寿命；对发现的缺陷进行分析和评估，提出相应的处理建议和安全运行措施。（二）鉴定依据本次焊缝鉴定工作主要依据以下标准、规范和文件：《中华人民共和国特种设备安全法》（2013年主席令第4号）；《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG21-2016）；《钢制球形储罐》（GB12337-2014）；《承压设备无损检测》（JB/T4730.1~4730.6-2005）；《压力容器焊接规程》（NB/T47015-2011）；《金属材料室温拉伸试验方法》（GB/T228.1-2010）；《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》（GB/T229-2020）；《金属和合金的腐蚀腐蚀试验方法总则》（GB/T10124-2021）；球罐的设计图纸、制造安装资料、历次检验报告等技术文件。三、鉴定内容与方法（一）外观检查外观检查是焊缝鉴定的首要环节，主要通过目视检查和量具测量的方式，对球罐所有焊缝的表面质量、几何尺寸和外观缺陷进行检查。检查范围包括球壳板纵缝、环缝、接管与球壳连接焊缝、人孔焊缝、支座与球壳连接焊缝等所有焊接接头。目视检查采用肉眼结合放大镜（放大倍数为5~10倍）进行，重点检查焊缝表面是否存在裂纹、气孔、夹渣、咬边、焊瘤、未焊满、根部收缩等缺陷。测量工具包括焊缝检验尺、游标卡尺、直尺等，用于测量焊缝的余高、宽度、角焊缝焊脚尺寸等几何参数，以及焊缝两侧的错边量、棱角度等变形情况。（二）无损检测无损检测是焊缝内部缺陷检测的重要手段，本次鉴定根据球罐的结构特点和运行工况，采用了射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）和渗透检测（PT）四种方法，具体检测范围和比例如下：射线检测（RT）：对球壳板纵缝和环缝进行100%射线检测，检测标准按照JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测第2部分：射线检测》执行，检测等级为AB级，胶片选用AgfaD7，焦距为600mm，透照厚度为32mm。底片评定按照标准规定的Ⅲ级合格，重点检测焊缝内部是否存在裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等体积性和面积性缺陷。超声波检测（UT）：对球壳板纵缝和环缝进行100%超声波检测，同时对接管与球壳连接焊缝、人孔焊缝进行100%超声波检测。检测标准按照JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测第3部分：超声波检测》执行，检测等级为B级，采用纵波直探头和横波斜探头结合的方式，探头频率为2.5MHz，晶片尺寸为13mm×13mm。检测灵敏度按照标准规定的Φ2mm横孔当量校准，缺陷评定按照Ⅲ级合格。磁粉检测（MT）：对球罐所有焊缝的表面及近表面进行磁粉检测，包括球壳板焊缝、接管焊缝、人孔焊缝、支座焊缝等。检测标准按照JB/T4730.4-2005《承压设备无损检测第4部分：磁粉检测》执行，检测等级为2级，采用湿法连续磁化法，磁悬液选用黑油磁悬液，磁化电流根据焊缝厚度和宽度进行调整，保证磁化强度符合标准要求。检测重点为焊缝表面及近表面的裂纹、折叠、夹层等缺陷。渗透检测（PT）：对球罐上的不锈钢接管焊缝、异种钢焊接接头以及磁粉检测无法覆盖的部位进行渗透检测。检测标准按照JB/T4730.5-2005《承压设备无损检测第5部分：渗透检测》执行，检测等级为2级，采用溶剂去除型着色渗透检测法，渗透剂选用DPT-5，显像剂选用快干式显像剂。检测重点为焊缝表面的开口缺陷，如裂纹、气孔、针孔等。（三）硬度检测硬度检测用于评估焊缝的力学性能和焊接残余应力情况，本次鉴定在球壳板纵缝、环缝、接管焊缝上选取了20个检测点，每个检测点包括焊缝金属、熔合线和热影响区（HAZ）三个位置。检测方法采用里氏硬度计（符合GB/T17394-2014标准），检测标准按照《金属材料硬度试验里氏硬度试验》（GB/T17394-2014）执行，硬度值转换为布氏硬度（HBW）进行评定。（四）腐蚀检测腐蚀检测主要包括焊缝的均匀腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀开裂情况检测。采用超声波测厚仪对焊缝及附近母材的厚度进行测量，共选取50个测量点，对比球罐原始壁厚，评估均匀腐蚀速率；采用目视检查和渗透检测相结合的方式，检查焊缝表面是否存在点蚀、坑蚀、晶间腐蚀等局部腐蚀缺陷；通过对球罐运行工况、介质成分和应力状态的分析，结合无损检测结果，判断焊缝是否存在应力腐蚀开裂的风险。（五）力学性能试验为了验证焊缝的力学性能，本次鉴定在球罐的备用试板上截取了拉伸试样、冲击试样和弯曲试样进行试验。拉伸试验按照GB/T228.1-2010标准执行，测定焊缝的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率；冲击试验按照GB/T229-2020标准执行，在-20℃低温下进行，测定焊缝的冲击吸收能量；弯曲试验按照GB/T232-2010标准执行，测定焊缝的弯曲塑性。四、鉴定结果（一）外观检查结果通过目视检查和量具测量，球罐焊缝的外观质量总体较好，但也发现了一些轻微的外观缺陷：球壳板纵缝和环缝的焊缝余高在2~4mm之间，符合GB12337-2014标准中“焊缝余高不大于3mm，且不小于0mm”的要求，但有3处焊缝的余高超过了3mm，最大余高为4.2mm，主要分布在球罐下部的环缝位置；有5处焊缝存在轻微的咬边缺陷，咬边深度为0.2~0.3mm，长度为50~150mm，符合JB/T47015-2011标准中“咬边深度不大于0.5mm，连续长度不大于100mm，且焊缝两侧咬边总长不大于焊缝长度的10%”的要求；接管与球壳连接焊缝的焊脚尺寸在8~10mm之间，符合设计图纸中“焊脚尺寸为8mm”的要求，但有2处接管焊缝的焊脚尺寸不均匀，最大差值为1.5mm；球壳板纵缝和环缝的错边量在1~2mm之间，棱角度在2~3mm之间，均符合GB12337-2014标准的要求，未发现明显的变形超标情况。（二）无损检测结果射线检测（RT）：共拍摄射线底片120张，经评定发现有4处焊缝存在圆形缺陷，缺陷直径为1~2mm，均为气孔，符合Ⅲ级合格要求；未发现裂纹、未熔合、未焊透等危害性缺陷。超声波检测（UT）：检测过程中发现有6处焊缝存在点状缺陷，缺陷当量为Φ1~Φ2mm横孔，均为分散性气孔或夹渣，符合Ⅲ级合格要求；未发现线性缺陷和危害性缺陷。在接管与球壳连接焊缝检测中，发现1处焊缝存在长度为15mm的线性缺陷，缺陷位于焊缝根部，经射线检测复验，确定为未焊透缺陷，缺陷深度为2mm，长度为15mm，超过了Ⅲ级合格标准。磁粉检测（MT）：在球罐下部的2处环缝表面发现了2条表面裂纹，裂纹长度分别为20mm和30mm，深度约为1~2mm，裂纹方向与焊缝垂直，初步判断为应力腐蚀裂纹；其余焊缝未发现磁粉显示缺陷。渗透检测（PT）：在不锈钢接管焊缝表面发现了3处点状缺陷，缺陷直径为0.5~1mm，均为气孔，符合Ⅱ级合格要求；未发现裂纹等危害性缺陷。（三）硬度检测结果硬度检测结果显示，焊缝金属的硬度值在180~220HBW之间，热影响区的硬度值在190~230HBW之间，母材的硬度值在170~200HBW之间，均符合16MnR钢材的硬度范围要求，未发现硬度异常偏高或偏低的情况，说明焊缝的焊接残余应力处于正常水平，未出现严重的应力集中现象。（四）腐蚀检测结果均匀腐蚀：超声波测厚结果显示，焊缝及附近母材的最小厚度为31.2mm，最大厚度为32.1mm，平均厚度为31.7mm，与原始壁厚32mm相比，均匀腐蚀速率约为0.1mm/年，符合液化气球罐的腐蚀速率要求（一般不大于0.1mm/年）。局部腐蚀：目视检查和渗透检测发现，球罐下部的部分焊缝表面存在轻微的点蚀缺陷，点蚀深度为0.1~0.3mm，直径为1~3mm，未发现严重的局部腐蚀情况。应力腐蚀开裂：结合无损检测结果和球罐运行工况分析，球罐下部环缝表面发现的2条裂纹为应力腐蚀裂纹，主要原因是球罐长期处于较低温度和较高压力下运行，液化石油气中的微量硫化氢等腐蚀性介质在焊接残余应力和工作应力的共同作用下，导致焊缝表面发生应力腐蚀开裂。（五）力学性能试验结果拉伸试验：焊缝的抗拉强度为520~540MPa，屈服强度为380~400MPa，断后伸长率为22%~25%，均符合16MnR钢材的力学性能要求（抗拉强度≥490MPa，屈服强度≥325MPa，断后伸长率≥21%）。冲击试验：在-20℃低温下，焊缝的冲击吸收能量为45~60J，符合标准中“冲击吸收能量不小于27J”的要求，说明焊缝在低温环境下具有良好的韧性。弯曲试验：焊缝的弯曲角度达到180°，未出现裂纹或断裂现象，说明焊缝具有良好的弯曲塑性。五、缺陷分析与评估（一）未焊透缺陷分析接管与球壳连接焊缝根部发现的未焊透缺陷，主要原因是焊接过程中操作不当，焊条电弧焊打底时，焊接电流过小，导致根部熔深不足；同时，接管与球壳的组对间隙不均匀，部分位置间隙过小，影响了焊接熔池的形成和熔合。该缺陷位于焊缝根部，属于面积性缺陷，会降低焊缝的承载能力和抗腐蚀性能，在压力波动和介质腐蚀的作用下，缺陷可能会进一步扩展，引发泄漏或破裂事故，因此需要进行处理。（二）应力腐蚀裂纹分析球罐下部环缝表面发现的应力腐蚀裂纹，主要影响因素包括：介质因素：液化石油气中含有微量的硫化氢、二氧化碳等腐蚀性介质，这些介质在水分的存在下会形成腐蚀性溶液，对焊缝表面产生腐蚀作用；应力因素：球罐在运行过程中，焊缝存在焊接残余应力和工作应力，尤其是球罐下部的环缝，受到的液体静压力较大，工作应力较高；温度因素：球罐在冬季运行时，罐内温度较低，介质的腐蚀性增强，同时低温环境下焊缝的韧性下降，容易产生裂纹。应力腐蚀裂纹属于危害性缺陷，具有扩展速度快、隐蔽性强的特点，一旦裂纹扩展到一定程度，可能会导致球罐发生泄漏或爆炸事故，因此必须及时进行处理。（三）其他缺陷评估焊缝余高超标、咬边、气孔等缺陷属于轻微的外观缺陷和体积性缺陷，对球罐的安全运行影响较小，但也需要进行适当的处理，以提高焊缝的外观质量和抗腐蚀性能。六、处理建议（一）未焊透缺陷处理对于接管与球壳连接焊缝根部的未焊透缺陷，建议采用打磨补焊的方法进行处理：首先采用角向磨光机将未焊透部位的焊缝金属打磨掉，直至缺陷完全清除，打磨过程中采用磁粉检测或渗透检测进行监控，确保缺陷彻底清除；补焊前对打磨部位进行预热，预热温度为100~150℃，采用氧乙炔火焰进行预热；补焊采用焊条电弧焊，选用J507焊条，焊接电流为120~150A，焊接电压为22~26V，焊接速度为100~150mm/min；补焊完成后，对补焊部位进行磁粉检测和超声波检测，确保补焊质量符合标准要求；补焊部位进行打磨修整，使焊缝余高和外观质量符合标准要求。（二）应力腐蚀裂纹处理对于球罐下部环缝表面的应力腐蚀裂纹，建议采用打磨消除加应力释放的方法进行处理：采用角向磨光机将裂纹部位的焊缝金属打磨掉，打磨深度应超过裂纹深度至少2mm，打磨过程中采用磁粉检测进行监控，确保裂纹完全清除；对打磨部位进行渗透检测，确认无裂纹残留后，采用锤击法进行应力释放，锤击时使用圆头手锤，锤击力度适中，避免产生新的缺陷；对打磨部位进行补焊，补焊工艺与未焊透缺陷补焊工艺相同；补焊完成后，对补焊部位进行磁粉检测和超声波检测，确保补焊质量符合标准要求；为了防止再次发生应力腐蚀开裂，建议在球罐内表面焊缝部位涂刷防腐涂层，同时加强球罐的运行管理，控制介质中的腐蚀性介质含量，定期对球罐进行压力试验和无损检测。（三）其他缺陷处理对于焊缝余高超标的部位，采用角向磨光机进行打磨修整，使焊缝余高控制在0~3mm之间；对于咬边缺陷，采用焊条电弧焊