容器微觀缺陷種類及消除方法

容器微觀缺陷種類及消除方法(一)容器微觀缺陷種類壓力容器檢修過程中，常見的缺陷種類如下。1．裂痕裂痕是壓力容器中最危險(xiǎn)的一種常見缺陷，是導(dǎo)致容器發(fā)生脆性破壞的主要因素。如某石化公司油品車間共有18臺(tái)液態(tài)烴球罐，各球罐的操作壓力為1．39～1．87MPa不等，內(nèi)部分別盛裝丙烷、戊烷、含硫液化氣和丙烯等介質(zhì)，罐體材質(zhì)為16MnR，運(yùn)行一年后罐檢查發(fā)現(xiàn)，有11臺(tái)內(nèi)表面存在不同程度的裂痕，裂痕深度在0．5～3mm之間，部分裂痕深度超過同意的腐蝕余量(2．0mm)。裂痕形狀不規(guī)則，寬窄不一，且尖端很鈍。裂痕存在于焊縫的熔合區(qū)到熱影響區(qū)范圍內(nèi)。同時(shí)它還加速容器的疲憊破裂和腐蝕斷裂。壓力容器內(nèi)外部檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的裂痕，按其產(chǎn)生的原因可分為：原材料裂痕、焊接裂痕、過載裂痕、熱應(yīng)力裂痕、熱疲憊裂痕、蠕變裂痕、腐蝕裂痕、苛性脆化裂痕、氫裂痕等。不同的裂痕產(chǎn)生的位置不同，并且具有不同的形貌。壓力容器中腐蝕裂痕及疲憊裂痕是最常見的兩種裂痕。2．腐蝕腐蝕是壓力容器中較常見的一種缺陷，依據(jù)產(chǎn)生的現(xiàn)象可以分為：均勻腐蝕、蝕坑、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲憊和氫損傷等。3．變形依據(jù)變形產(chǎn)生的原因看，內(nèi)外檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的變形有：超壓引起的變形、超溫引起的變形及其他原因引起的變形等。變形是一種嚴(yán)重缺陷。4．磨損在物料進(jìn)、出口管與容器連接處，由于流體速度的突然變化等原因，經(jīng)常在此發(fā)現(xiàn)沖刷磨損的缺陷。在內(nèi)外檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的磨損缺陷有均勻磨損和局部磨損兩種。5．滲漏滲漏不是一種獨(dú)立的缺陷，而是容器中各種缺陷的一種“癥狀〞，在壓力容器理，以免引起大的事故。6．組織惡化工作在高溫狀態(tài)下的壓力容器，常會(huì)發(fā)生長(zhǎng)期高溫狀態(tài)下的珠光體的球化和碳鋼的石墨化。組織惡化是金屬材料中較嚴(yán)重的一種缺陷。(二)缺陷的消除1．打磨對(duì)表面裂痕等缺陷經(jīng)嚴(yán)格檢查后，較淺的表面裂痕、腐蝕坑、表面機(jī)械損傷等缺陷，可采納打磨方法除去，但打磨處的剩余壁厚應(yīng)滿足強(qiáng)度要求，打磨部位圓滑過渡。打磨后需要進(jìn)行表面探傷檢查。2．補(bǔ)焊或堆焊焊接裂痕、未焊透等缺陷，可以將缺陷根除后進(jìn)行補(bǔ)焊；有襯里容器，如襯里有裂痕、損傷等缺陷，可進(jìn)行補(bǔ)焊或局部改換，假設(shè)受壓元件出現(xiàn)較大面積的局部腐蝕，剩余壁厚大于1／2壁厚時(shí)，可在腐蝕部位進(jìn)行堆焊修復(fù)。3．挖補(bǔ)小型工業(yè)鍋爐，如果裂痕尺寸過大并伴有組織變化，或腐蝕、變形嚴(yán)重，可進(jìn)行挖補(bǔ)處理，即挖除部件上包括缺陷在內(nèi)的部分鋼板，然后用相同材料和厚度、相同形狀的鋼板焊補(bǔ)在被挖之處。挖補(bǔ)往往帶來新的缺陷及殘余應(yīng)力，現(xiàn)已很少采納。4．改換鍋爐中的各種受熱面管子，換熱容器的管子假設(shè)嚴(yán)重磨損、蠕變粗脹、脹口部位有裂痕等，應(yīng)局部或整根改換管子。高壓容器主螺栓、主螺母局部有毛刺傷痕時(shí)，可修磨。但傷痕累計(jì)超過螺紋一圈時(shí)，則應(yīng)改換。缺陷的處理原則是發(fā)現(xiàn)缺陷后，應(yīng)依據(jù)在用壓力容器運(yùn)行的參數(shù)、介質(zhì)種類、工作條件和質(zhì)量狀況、缺陷性質(zhì)、缺陷所在部位和缺陷對(duì)容器影響的嚴(yán)重程度等進(jìn)行綜合分析，得出恰當(dāng)?shù)奶幚碓砗痛胧?。?duì)在用壓力容器缺陷處理的原則如下。(1)制定結(jié)構(gòu)缺陷處理壓力容器的制定缺陷主要是指選材不當(dāng)、材質(zhì)不明及結(jié)構(gòu)制定不合理。制定缺陷的處理原則如下。①材質(zhì)問題處理如果鍋爐或壓力容器用材與原制定不符，但材質(zhì)清楚，強(qiáng)度校核合格，經(jīng)檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)新生缺陷，則不影響使用；假設(shè)使用中產(chǎn)生缺陷，并確認(rèn)是選材不當(dāng)所致，可監(jiān)護(hù)使用或判廢，如果鍋爐或壓力容器的材質(zhì)不明，關(guān)于無法查明材料牌號(hào)的主要受壓元件，經(jīng)檢驗(yàn)未查出新生缺陷的，可按該類材料最低性能進(jìn)行強(qiáng)度校核，合格者可持續(xù)使用；假設(shè)有缺陷或強(qiáng)度校核不合格，應(yīng)降級(jí)使用或判廢。關(guān)于某些特別壓力容器，如低溫容器、劇毒介質(zhì)容器、高溫容器、高壓容器，如果材質(zhì)不明或材料性能不符合制定規(guī)范或使用狀況不良，應(yīng)停止使用或改為它用。②結(jié)構(gòu)制定缺陷處理不合理的結(jié)構(gòu)往往難于保證焊接質(zhì)量，并使鍋爐、壓力容器的受壓元件產(chǎn)生過高的局部應(yīng)力，從而產(chǎn)生疲憊裂痕或?qū)е麓嘈詳嗔?。所以，關(guān)于不合理的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行必要的修復(fù)處理，如未按規(guī)定開孔補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)做補(bǔ)強(qiáng)處理；角焊縫的凹陷應(yīng)圓滑過渡等。關(guān)于難以修復(fù)且不能保證安全運(yùn)行的，應(yīng)判廢。制定缺陷處理中應(yīng)合計(jì)的安全技術(shù)措施，如截面變化平緩、連續(xù)過渡、薄弱部分不疊加等不僅在制造中而且在安裝中加以實(shí)施，制造中有關(guān)安全技術(shù)要求，如材料復(fù)驗(yàn)、坡口形狀與尺寸及表面凹凸、對(duì)接焊縫的間隙大小、對(duì)口錯(cuò)邊量、對(duì)接焊縫形成的棱角、焊后變形量等，安裝中也應(yīng)滿足。除此以外，支柱、平臺(tái)、梯子等附件的制作和安裝都應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定要求。壓力容器安裝中還應(yīng)合計(jì)基礎(chǔ)沉降對(duì)接管等帶來的一系列可能危及安全的問題，事前要有相應(yīng)的措施和方案。(2)制造缺陷的處理壓力容器的制造缺陷主要是成型組裝缺陷和焊接缺陷。①成型組裝缺陷。處理成型組裝缺陷主要有錯(cuò)邊、棱角、簡(jiǎn)體不直度、橢圓度，對(duì)壓力容器安全運(yùn)行影響較大的是錯(cuò)邊和棱角。如果一般的超標(biāo)可不做處理；嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)應(yīng)做無損探傷檢查，確認(rèn)是否還存在其他缺陷。當(dāng)確認(rèn)無其他缺陷時(shí)，通過應(yīng)力分析來做出能否持續(xù)使用的結(jié)論。如果存在裂痕、未熔合、未焊透等缺陷，應(yīng)消除缺陷，補(bǔ)焊修復(fù)。組裝焊件不得用強(qiáng)力使焊件對(duì)正，否則會(huì)產(chǎn)生很大的安裝應(yīng)力，組裝所需的焊接吊耳，拉筋板等應(yīng)采納與容器相同的或焊接性能相似的材料，相應(yīng)的焊接工藝。吊耳和拉筋板等割除后，留下的焊疤應(yīng)打磨平滑，現(xiàn)場(chǎng)組裝的焊接容器及高強(qiáng)度材料的鋼制焊接容器耐壓試驗(yàn)后，應(yīng)對(duì)焊縫總長(zhǎng)的20％做表面探傷，假設(shè)發(fā)現(xiàn)裂痕則應(yīng)對(duì)所有焊縫做表面探傷。②焊接缺陷處理。低溫容器、交變載荷或頻繁間歇操作容器的焊縫咬邊，都應(yīng)打磨消除；其他容器假設(shè)焊縫表面咬邊深度不大于0．5mm，咬邊的連續(xù)長(zhǎng)度不大于l(E)mm及焊縫兩側(cè)咬邊總長(zhǎng)度不超過該焊縫長(zhǎng)度的10％時(shí)，可不做處理。超過上述規(guī)定則應(yīng)打磨消除。關(guān)于裂痕和近表面的未熔合、未焊透以及沿焊縫柱狀晶呈“八〞字形分布的氣孔等危險(xiǎn)缺陷，均應(yīng)挖除并補(bǔ)焊，嚴(yán)重者應(yīng)判廢；氣孔、夾渣等體積性缺陷一般可按現(xiàn)行規(guī)范放寬1～2級(jí)處理；條狀?yuàn)A渣、內(nèi)部未熔合、未焊透，也可適當(dāng)放寬，但關(guān)于低溫容器、高壓容器、劇毒介質(zhì)容器、易燃介質(zhì)容器、承受交變載荷或頻繁間歇操作的容器，其缺陷的放寬處理必須十分慎重。受壓元件材料不明時(shí)，可按壓力容器同類材料的最低標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行強(qiáng)度校核。關(guān)于特別壓力容器，如低溫容器、劇毒介質(zhì)容器、高溫容器、高壓容器等，如果材料不明或材料性能不符合制定規(guī)范或作用狀況不良時(shí)，應(yīng)停止使用或改做它用。(3)運(yùn)行缺陷的處理①腐蝕缺陷處理。腐蝕缺陷的處理原則是：對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)有腐蝕缺陷的壓力容器，應(yīng)依據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度和設(shè)備的具體使用狀況而進(jìn)行不同的處理。具體處理方法如下。a．關(guān)于分散的點(diǎn)腐蝕，假設(shè)腐蝕深度不超過壁厚(不包含腐蝕余量)的1／5；在直徑為200mm的范圍內(nèi)，沿任一條直線上的點(diǎn)腐蝕長(zhǎng)度之和不超過40mm；且在此范圍內(nèi)，點(diǎn)腐蝕的總面積不超過40~m2。如果同時(shí)滿足這些條件，一般可不做處理。b．均勻腐蝕和局部腐蝕(包括片狀腐蝕和密集斑點(diǎn)腐蝕)，如按最小剩余壁厚(扣除至下一次檢驗(yàn)期腐蝕量的2倍)校核強(qiáng)度合格，可不做處理。否則，依據(jù)具體狀況降壓使用或判廢處理。c．內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)有晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂痕等缺陷的壓力容器，一般不宜持續(xù)使用。如果腐蝕程度稍微，則依據(jù)具體狀況，可改變?cè)胁僮鳁l件使用。d．受壓元件局部腐蝕面積不超過25cm2。殘余厚度不小于原有厚度的60％，可采納堆焊處理；局部腐蝕深坑長(zhǎng)度不超過40mm，且相鄰兩個(gè)腐蝕坑面之間的距離在120mm以上，任何腐蝕深度都可采納堆焊處理。超過上述范圍的，應(yīng)進(jìn)行挖補(bǔ)修理或更新。②裂痕缺陷處理。關(guān)于裂痕缺陷的處理，首先分析裂痕產(chǎn)生的原因，對(duì)表面裂痕應(yīng)予以消除，關(guān)于由于結(jié)構(gòu)不合理產(chǎn)生裂痕的容器，一般不宜持續(xù)使用，特別狀況下，可做安全評(píng)定后監(jiān)護(hù)使用。壓力容器在定期檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)有裂痕缺陷時(shí)，首先應(yīng)依據(jù)裂痕所在的部位、尺寸、數(shù)量、分布狀況以及壓力容器的工作條件等分析裂痕產(chǎn)生的原因，然后再依據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度確定對(duì)缺陷或?qū)Υ嬖谌毕莸腻仩t、壓力容器的處理方法。裂痕缺陷的處理原則如下：a．壓力容器上的焊接裂痕、過載裂痕等不伴隨組織變化的裂痕，如果尺寸較小，不是密集性的或大面積分布的，可以進(jìn)行根除，并打磨成平滑過渡。假設(shè)剩余的最小壁厚大于強(qiáng)度校核所需的最小壁厚加估計(jì)使用限期內(nèi)兩倍腐蝕裕量之和，則不必補(bǔ)焊。b．關(guān)于受壓元件上下裂痕缺陷，可進(jìn)行挖補(bǔ)。裂痕伴隨著嚴(yán)重組織變化，如過熱裂痕、苛性脆化裂痕；裂痕尺寸過大，如出現(xiàn)于爐膽及管板扳邊圓弧上的環(huán)向裂痕長(zhǎng)度超過周長(zhǎng)的25％；管板上管孔間封閉狀、輻射狀裂痕或靠近邊緣