液化石油氣球罐無損檢測及裂紋處理

王 瑛 陳 娟（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450016）

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液化石油氣球罐無損檢測及裂紋處理

王 瑛 陳 娟
（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450016）

摘 要：液化石油氣球罐（Liquefied petroleum gas spherical tank）作為一種比較特殊的壓力容器，在液化石油行業(yè)中起到了舉足輕重的作用。只有定期對液化石油氣球罐進行檢查，才能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題。筆者將根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗，就液化石油氣球罐的相關(guān)檢驗過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題以及裂紋出現(xiàn)的具體原因等進行研究分析，以此提出針對性的解決措施，以期能夠有效保證液化石油氣球罐的使用壽命以及安全。

關(guān)鍵詞：液化石油氣球罐；無損檢測；裂紋處理

液化石油氣球罐作為工業(yè)石油化工生產(chǎn)中重要的儲存容器，其本身的特殊性在該領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用以及價值。根據(jù)相關(guān)研究資料結(jié)果顯示，近年來，含硫量較高的進口原油加工量呈逐年增長的趨勢，而我國原油加工的機器設(shè)備不夠先進，導(dǎo)致液化石油氣球罐時有發(fā)生裂紋情況。經(jīng)過相關(guān)檢驗證明，液化石油氣球罐很少發(fā)生破壞較為嚴(yán)重的情況，90.5%左右均是因為裂紋而引起的一定程度的破壞。因此，為了有效解決上述問題，筆者將對其發(fā)生裂紋的基本原因以及無損檢測過程進行分析，并提出針對性的解決方法，以保證液化石油氣球罐能夠安全高效的運行。

一、檢驗過程

某石化公司在2 0 1 2年組焊一臺2000m3的液化石油氣球罐，在2013年開始使用。根據(jù)我國法律規(guī)定，每隔3年時間就要開始檢測，因此在2015年發(fā)現(xiàn)這臺2000m3的液化石油氣球罐有101處出現(xiàn)了裂紋，最長的裂紋達到742mm，最短為11.2mm，其深度最大為8.5mm，最小為0.99mm。另外，此臺2000m3液化石油氣球罐的設(shè)計壓力為2.55MPa，結(jié)構(gòu)形式為球罐內(nèi)徑16MnR，設(shè)計溫度為55℃，盛裝介質(zhì)為丙烯。

二、檢驗問題

1 宏觀結(jié)果

這臺2000m3的液化石油氣球罐錯邊情況下最大值為1.60mm，環(huán)焊縫為2.60mm，棱角度≤4.6mm，縱縫棱角度≤4.9mm，焊縫高≥2.6mm。液化石油氣球罐出現(xiàn)一定程度的硫化氫腐蝕情況，其他基本參數(shù)以及液位計等附件均可通過合格檢查。

2 壁厚情況

壁厚的最小值為47.7mm，最大值為86.5mm。

3 磁粉結(jié)果

取1/6的液化石油氣球罐外表進行焊縫以及對接處理，與此同時以多角度、全方位地進行焊縫，并且進行磁粉檢測，液化石油氣球罐的表面最多出現(xiàn)了101處裂紋，主要存在于赤道下的熔合處。

4 超聲波檢測

運用超聲波檢測液化石油氣球罐的表面裂紋，其中有22個位置的缺陷超出我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，其主要表現(xiàn)是裂紋（其長度在11.2mm～742mm，其深度在0.99mm～8.5mm），次要表現(xiàn)為氣孔。上述2個方面的缺陷均在我國規(guī)定的相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，因此屬于制造存在的缺陷問題，可以不用進行處理。

5 硬度測定

赤道帶以上或者赤道帶以下的相關(guān)區(qū)域普遍存在硬度值比較高的問題，主要特征表現(xiàn)在裂紋處，最大的硬度值達到HB251，最小的硬度值達到HB241。

三、成因分析

根據(jù)液化石油氣球罐的相關(guān)檢測結(jié)果以及對其進行綜合處理分析等不難發(fā)現(xiàn)，液化石油氣球罐出現(xiàn)裂紋的主要原因表現(xiàn)在以下3個方面：其一，由于液化石油氣球罐的裂紋主要出現(xiàn)的位置在赤道帶周圍（尤其是在赤道熔合處以及赤道熔合下方位置，另外還有部分裂紋出現(xiàn)在赤道帶上方位置，并且成棱形角度），裂紋的形狀均為細(xì)長條；其二，查閱相關(guān)研究資料不難發(fā)現(xiàn)，在距離檢測過程中需要1.5個月左右的時間，因此只能在一定時間之后進行相應(yīng)的處理；其三，液化石油氣球罐在焊接的過程中出現(xiàn)部分區(qū)域過硬的問題，相對于裂紋檢測來說其硬度值過高，主要原因是因為在安裝的過程中沒有進行熱處理，因此就沒有達到預(yù)期的效果。從上述三個方面的主要原因來看，硬度過高會導(dǎo)致液化石油氣球罐的韌性受到一定程度的影響，那么一旦韌性降低受冷之后也會出現(xiàn)裂紋的情況；除此之外，在硫化氫的腐蝕下也會發(fā)生裂紋情況，另外由于在安裝的過程中出現(xiàn)的壓力較大導(dǎo)致不能夠全部釋放壓力，所以最終出現(xiàn)了裂紋的情況。裂紋產(chǎn)生的主要原因也可能與液化石油氣球罐在安裝過程中的應(yīng)力因素有關(guān)，在預(yù)熱處理時速度不夠也會發(fā)生裂紋擴展的情況。

四、處理缺陷因素

裂紋是一種非常危險的相關(guān)缺陷因素，一方面，因為硫化氫應(yīng)力腐蝕等因素綜合作用造成裂紋的情況出現(xiàn)；另一方面，從斷裂力學(xué)的角度來看，能夠允許液化石油氣球罐存在一定尺寸的裂紋，但是在安裝過程中應(yīng)該盡量避免裂紋出現(xiàn)。從操作手法來看，處理裂紋的首選方法是將其打磨并且有效消除。但是，打磨之后會出現(xiàn)凹坑的狀況，出現(xiàn)凹坑之后會在一定程度上改變液化石油氣球罐的原本應(yīng)力情況，所以從上述角度來看，無法采取原來的計算方法進行相關(guān)處理。一旦經(jīng)過打磨工作后，其原有的凹坑數(shù)值在規(guī)定范圍之內(nèi)便可以不用再進行補焊工作，因此也不會產(chǎn)生相關(guān)定級影響。

1 凹坑無需補焊

在打磨之后液化石油氣球罐表面的裂紋會形成一定的深度，如果該深度在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)就必然會產(chǎn)生凹坑，此時的凹坑如果對定級沒有任何影響，且液化石油氣球罐表面上的裂紋都符合相關(guān)要求，那么其凹坑無需補焊。另外，按照矩形短軸以及長軸的相關(guān)規(guī)定，液化石油氣球罐的裂紋深度分別為1A（mm）/1B（mm）/1C（mm），在此基礎(chǔ)上計算相關(guān)參數(shù)數(shù)值，如果參數(shù)數(shù)值在0.11計算范圍內(nèi)，那么該凹坑無需補焊。

2 凹坑需要補焊

凹坑需要補焊的情況分為以下兩種：

（1）在打磨之后液化石油氣球罐表面的裂紋會形成一定的深度，如果該深度在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)就必然會產(chǎn)生凹坑，此時的凹坑如果對定級有一定程度的影響，且液化石油氣球罐表面上的裂紋都不符合相關(guān)要求，則需要補焊。

（2）按照矩形短軸以及長軸的相關(guān)規(guī)定，液化石油氣球罐的裂紋深度分別為1A（mm）/1B（mm）/1C（mm），在此基礎(chǔ)上計算相關(guān)參數(shù)數(shù)值，如果參數(shù)數(shù)值不在0.11計算范圍內(nèi)，那么該凹坑需要補焊。

3 參數(shù)計算與分析

參數(shù)計算的主要條件包括以下幾個方面：其一，需要保證凹坑足夠平滑，其表面的過渡較為緩和，并且在凹坑周圍不存在任何其他方面的缺陷；其二，最好不要受到外來的壓力以及負(fù)荷等；其三，材料的相關(guān)選擇需要符合我國規(guī)定的相關(guān)范圍，杜絕出現(xiàn)劣質(zhì)材料；其四，需要保證凹坑周圍沒有任何尖銳性的棱角，并且不會處于幾何范圍之內(nèi)；其五，液化石油氣球罐的薄壁數(shù)值在0.17以內(nèi)；其六，液化石油氣球罐的深度≤11.5mm，其厚度≥2.5mm；其七，液化石油氣球罐的凹坑半長在1.38（RT）1/2之內(nèi)。

4 缺陷修補

主要缺陷修補措施主要有以下幾個方面：其一，在修補相關(guān)缺陷之前，需要針對性地配置修補方案，并且通過相關(guān)單位人員設(shè)計來統(tǒng)一規(guī)劃相關(guān)修補機器設(shè)備。除此之外，還需要具有豐富經(jīng)驗的工作人員進行相應(yīng)的施工處理；其二，在打磨好凹坑之前需要徹底清除裂紋底，并且同時開始磁粉檢測工作，一旦出現(xiàn)裂紋底未完全清楚問題時需要徹底清除；其三，一旦裂紋的隱藏過深則需要準(zhǔn)確定位裂紋的具體位置，繼而開始打磨；其四，如果出現(xiàn)凹坑需要補焊工作時，則要對其進行提前預(yù)熱，防止冷卻速度過慢而導(dǎo)致硬度值過高的問題出現(xiàn)；其五，根據(jù)相關(guān)研究規(guī)定嚴(yán)格對修補后的液化石油氣球罐進行耐壓試驗，并且最終保證受壓元件能夠在補焊過程中小于1/2的液化石油氣球罐厚度的1/2。

結(jié)語

隨著我國石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展，與此同時對液化石油氣球罐的需求也呈現(xiàn)出逐年上漲的趨勢。液化石油（Liquified Petroleum，LPG）作為一種化工的基本原料以及燃料使其使用范圍變得越來越廣泛，除此之外，液化石油氣球罐還具有以下四個方面的特點：（1）體積比較?。唬?）耗費的材料比較少；（3）受力較為均勻；（4）造價比較低。在擁有上述4個方面的優(yōu)點之后被諸多企業(yè)所青睞，但是液化石油氣球罐也存在各種質(zhì)量問題，液化石油氣球罐一旦發(fā)生爆炸對人們的生命健康安全造成了極大的影響。在液化石油氣球罐質(zhì)量問題中，裂紋是出現(xiàn)最大的一個問題，也是最危險的一個問題。通過無損檢測能夠更加高效快速地發(fā)現(xiàn)裂紋問題，并且結(jié)合具體的原因進行分析處理。

參考文獻

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中圖分類號：TG115

文獻標(biāo)識碼：A