隨著設(shè)備的高參數(shù)和大型化，希望開發(fā)出強度高、韌性好、加工成形和焊接性能優(yōu)良的鋼材。上世紀70年代日本等國家針對大型球罐研制出σs≥490MPa、σb≥610MPa的低碳微合金、低焊接裂紋敏感性的高強鋼（簡稱CF-62鋼）。 上世紀70～80年代，我國高參數(shù)的大型球罐用高強鋼全部依靠進口，例如1986年北京建造的4臺5000m3和2臺10000m3的天然氣球罐就是引進日本的CF-62鋼。 上世紀80年代初期武漢鋼鐵公司組織有關(guān)單位開展σs≥490MPa的低焊接裂紋敏感性鋼種的研制。上世紀80年代中期由合肥通用所組織有關(guān)單位進行國產(chǎn)CF鋼的工程應(yīng)用研究，為我國大型球罐國產(chǎn)化提供大量的有價值的數(shù)據(jù)。 近十多年來，國產(chǎn)CF-62系列鋼已較廣泛地應(yīng)用于50～2000m3的氧氣、氮氣、液化石油氣、丙烯、乙烯等球罐。其總數(shù)超過100臺，最低設(shè)計溫度達-40℃，其中進行焊后整體熱處理和不進行焊后整體熱處理的大約各占一半。此外，該類鋼還用于大型水電站的高壓岔管和管道以及大型挖掘機等重型機械。 隨著工程上的擴大應(yīng)用及經(jīng)驗的積累，人們對這類鋼的認識在深化。設(shè)備安裝、制造以及使用中的問題也在暴露，目前這類鋼制設(shè)備的裂紋屢有發(fā)生。本文列舉筆者所參與或了解的石油化工和燃氣行業(yè)中的某些07MnCrMoVR和07MnNiCrMoVDR鋼制球罐檢驗及失效分析的實例與同行商榷，以求鋼材及制造工藝的完善化，最終達到設(shè)備能長周期安全運行的目的。
1. CF-62鋼制設(shè)備的應(yīng)力腐蝕
應(yīng)力腐蝕是指金屬材料在某些介質(zhì)中，由于拉應(yīng)力的作用造成的一種延遲破裂。其形成必須有一定的金屬組織、應(yīng)力和介質(zhì)在特定條件下的聯(lián)合作用。它可能發(fā)生在母材上，也可能發(fā)生在焊縫上，但因焊接接頭粗晶粒的存在以及不可避免的殘余應(yīng)力影響，所以應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)機率高的仍是焊接接頭及鄰近母材。
調(diào)質(zhì)型CF-62鋼的金相組織主要是板條狀的回火馬氏體、回火索氏體和貝氏體。其所占的比例隨板材厚度方向而異，鋼板表面的回火馬氏體和索氏體占2/3以上，因此，鋼材（特別是表層）的強度和硬度較高。
對低合金鋼來說，濕H2S環(huán)境與含O2及CO2的液態(tài)氨環(huán)境會引起材料的應(yīng)力腐蝕開裂。CF-62鋼的強度、硬度較高，在含有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，容易形成應(yīng)力腐蝕開裂。
例一：天津石化公司石化二廠1000m3丙烯球罐的應(yīng)力腐蝕開裂。
該球罐于1995年由天津球罐聯(lián)營工程公司設(shè)計、金州石化機械廠壓片、鞍山壓力容器廠現(xiàn)場組裝，組裝后未進行整體熱處理。其設(shè)計壓力2.16MPa、主體材質(zhì)為07MnCrMoVR、規(guī)格φ12300×36mm。1996年1月投入使用，1998年5月該球罐因混裝H2S嚴重超標的粗丙烯（H2S含量達上千ppm），在很短時間內(nèi)上溫帶縱縫出現(xiàn)穿透性裂紋而泄漏，開罐檢查發(fā)現(xiàn)球罐內(nèi)壁有數(shù)百條典型的應(yīng)力腐蝕裂紋。
例二：寧夏化工廠甲醇水分離器的應(yīng)力腐蝕開裂。
甲醇水分離器是合成氨裝置中的重要設(shè)備，其設(shè)計壓力為8.4MPa、操作壓力為7.8MPa，操作溫度為50～-40℃。介質(zhì)主要是H2、CO2、CO、CH3OH等。其結(jié)構(gòu)為兩段筒節(jié)和上、下封頭組成，規(guī)格為φ1800×44×4300mm，材質(zhì)為07MnNiCrMoVDR。設(shè)備于1994年設(shè)計，1995年制造，1996年初投用。
1996年10月2日該設(shè)備在正常操作運行時發(fā)生突發(fā)性爆炸起火。蘭石所對其進行了失效分析：雖然裂紋是在下筒節(jié)鼓肚區(qū)附近具有密集氣孔的長度×深度為240×30mm的陳舊斷口前沿15mm處啟裂，并沿HAZ粗晶區(qū)擴展，最終甲醇水分離器因強度不足而撕裂、泄漏并引起化學(xué)爆炸。但是在設(shè)備鼓肚前鋼材已存在嚴重的應(yīng)力腐蝕損傷，檢驗表明：沿縱縫近縫區(qū)以鼓肚部位為中心的殘片斷面內(nèi)表面存在長約1m、深3～6mm的晶間開裂。這是因介質(zhì)中的H2S含量嚴重偏離設(shè)計要求（小于50ppm），有時達到1000ppm。
例三：上海寶鋼650m3無水液氨球罐的應(yīng)力腐蝕裂紋。
該球罐的設(shè)計壓力：1.724Mpa，規(guī)格：φ10700×44mm，材質(zhì)：07MnCrMoVR，工作介質(zhì)為無水液氨。1998年4月投入運行。1999年3月開罐檢驗發(fā)現(xiàn)：內(nèi)表面焊縫有3條裂紋，熱影響區(qū)有1條裂紋，母材有17處裂紋（分布于整個球皮）；外表面焊縫有1條裂紋，熱影響區(qū)有3條裂紋，母材有2處，裂紋主要分布在球罐上半部。經(jīng)金相和材料檢驗，內(nèi)壁的裂紋具有明顯的應(yīng)力腐蝕裂紋特征。
例四：大慶石化公司1500m3丙烯球罐的裂紋
該球罐規(guī)格為φ14300×44mm，材質(zhì)：07MnCrMoVR，1999年4月投入使用。2001年11月進行開罐檢驗時發(fā)現(xiàn)：下極板有三條長30～40mm、深1mm的裂紋，取樣管角焊縫內(nèi)壁有一處75×4mm的表面裂紋（初步判斷為應(yīng)力腐蝕裂紋），打磨至4mm時消除。
總之07MnCrMoVR系列鋼由于強度、硬度和應(yīng)力水平比較高，對應(yīng)力腐蝕比較敏感。因此對可能發(fā)生濕硫化氫環(huán)境與含氧及二氧化碳的無水液態(tài)氨環(huán)境，應(yīng)避免采用07MnCrMoVR系列鋼。
對已投用的CF-62鋼制壓力容器，只要其使用環(huán)境是液化石油氣、無水液氨，在用檢驗時，除采用正常的檢驗方法外，內(nèi)壁應(yīng)采用濕熒光磁粉檢測，必要時采用適當?shù)谋砻嫱繉拥膶?nèi)壁進行防護。對已開裂的容器，一定要分析裂紋產(chǎn)生的機理，進行安全與壽命評估后，再修復(fù)使用。
2. CF-62鋼的焊后熱處理及再熱裂紋
該類鋼的含碳量低（C≤0.09%），其高強度是通過鋼中加入Cr、Mo、V等碳化物形成元素的彌散強化以及添加B等淬透性強的元素來達到的。在滿足高強度的同時又涉及到兩個問題：一是焊后整體熱處理；二是再熱裂紋。
2.1 焊后熱處理的最大厚度限制
按我國規(guī)范，對于σs≥490Mpa的鋼材，一般情況下焊后應(yīng)進行消除應(yīng)力處理（SR處理）。而按日本JISB8243-1981《壓力容器的構(gòu)造》中規(guī)定：球殼壁厚在32mm以下的焊接接頭可不進行SR處理。壁厚在32～38mm，若進行95℃以上的預(yù)熱也可不作SR處理。日本高壓氣體安全協(xié)會1980年《高強度鋼使用規(guī)范》也有同樣的規(guī)定。自上世紀70年代我國引進的數(shù)十臺CF-62鋼球罐（最大厚度達36～38mm）均未進行焊后熱處理。
對國產(chǎn)這類鋼，尤其是厚度為44～46mm的乙烯、丙烯球罐等工程實施中，仍采取焊后熱處理。GB12337《鋼制球形儲罐》也規(guī)定：對厚度大于38mm的07MnCrMoVR系列鋼應(yīng)進行焊后熱處理（565±20℃），但這又涉及再熱裂紋的問題。
2.2 再熱裂紋
CF-62鋼含Cr、Mo、V等元素，這些元素以合金碳化物的形式強化基體。但在焊接時，臨近熔合線的母材被加熱到1300℃左右，鋼中的合金碳化物被溶解，焊后來不及析出，而在隨后的SR處理過程中，這些合金碳化物在晶內(nèi)彌散析出，從而強化了晶內(nèi)，使應(yīng)力松弛時的蠕變變形集中于HAZ粗晶界。與此同時，片條狀的碳化物、硼和雜質(zhì)元素易偏析于晶界，在拘束力較大的場合下，加速鋼材沿晶界開裂，這就是焊后整體熱處理過程中產(chǎn)生的再熱裂紋。
上世紀80年代中期，CF鋼應(yīng)用研究課題協(xié)作組對鋼材再熱裂紋敏感性進行過試驗。
北京鋼研總院采用IIW（國際焊接學(xué)會）推薦的高溫緩慢拉伸法在Gleeble—1500熱模擬試驗機上，將試樣加熱到1300℃左右（模擬HAZ粗晶區(qū)），然后再經(jīng)SR處理（試驗時采取580℃、600℃、620℃），同時緩慢加載拉伸至斷裂，最后測定斷面收縮率（Ψ），按A.G.Vinckier的評定標準進行評定。結(jié)果表明：國產(chǎn)CF-62鋼的再熱裂紋敏感性介于“非常敏感”和“敏感”之間。
西安交大用插銷法進行應(yīng)力松弛試驗，通過測定HAZ粗晶區(qū)再熱裂紋敏感溫度以及實際SR溫度下的臨界應(yīng)力評定鋼材的再熱裂紋敏感性。經(jīng)測定國產(chǎn)CF-62鋼的敏感溫度為650℃（日本鋼材則為630℃），在敏感溫度下的臨界應(yīng)力僅為13.8kgf/mm2，結(jié)果表明：該類鋼屬于對再熱裂紋敏感的鋼種。
上述兩種試驗均證實：該鋼對再熱裂紋敏感，若將SR處理溫度降低至580℃，則其面縮率和臨界斷裂應(yīng)力均大大提高，從而不會產(chǎn)生再熱裂紋。一些工程建設(shè)就是按這種推薦方法實施SR處理的，但有的球罐按此推薦仍未能避免再熱裂紋，實例如下：
福建煉化公司G-2071、G-2073兩臺2000m3丙烯球罐[4]由合肥通用機械研究所1999年2月設(shè)計，武鋼提供板材，廣重壓力容器公司壓片，中石化第十建設(shè)公司現(xiàn)場安裝，合肥通力工程建設(shè)監(jiān)理有限公司現(xiàn)場監(jiān)理。設(shè)計壓力：2.16MPa；設(shè)計溫度：－20～50℃；材質(zhì)：07MnCrMoVR；規(guī)格：ф15700×46mm；2000年1月投產(chǎn)運行。
2001年2月開罐檢驗發(fā)現(xiàn)在球罐內(nèi)、外壁分布200多條表面裂紋，以赤道帶環(huán)縫居多。大環(huán)縫缺陷返修后，對赤道帶環(huán)縫進行整體熱處理。現(xiàn)場經(jīng)多次焊接修復(fù)和幾次熱處理均不同程度發(fā)現(xiàn)了多條在HAZ粗晶區(qū)呈沿晶開裂的裂紋（見照片1~2）。最大裂紋長度達到2m，最大深度為20mm。
照片1為A處的沿下熔合線的裂紋全貌，照片1-1為該裂紋A-3處的局部放大。照片2為I處的裂紋全貌，照片2-1、2-2和2-3為該裂紋的放大。從局部放大的金相照片可看出：這些均屬典型的再熱裂紋。
照片1-1 A-3處缺陷右端（裂紋） 60×
照片2-1 I-1處微觀裂紋全貌 60×
照片2-2 I-1處裂紋局部放大 200×
照片2-3 I-3處裂紋局部放大 200×
出現(xiàn)如此嚴重的再熱裂紋還與標準的不完善有關(guān)聯(lián)。按照GB12337的規(guī)定，球罐在熱處理后和耐壓試驗后可以不進行表面磁粉檢測（包括全部或局部），因此造成對再熱裂紋檢驗的失控，給長周期安全生產(chǎn)帶來隱患。根據(jù)目前相當多高強鋼球罐開罐的實際情況來看，放松對σb≥540MPa材料制球罐熱處理和水壓試驗后進行磁粉檢測的要求，應(yīng)該說是一種誤導(dǎo)。 現(xiàn)場的SR處理為消除殘余應(yīng)力，希望提高熱處理溫度。但CF-62鋼屬再熱裂紋敏感的鋼種，在成分和拘束狀態(tài)確定后，熱處理溫度不宜提高，這又導(dǎo)致殘余應(yīng)力水平較高的局面。
3.在制和在用球罐的殘余應(yīng)力水平
按07MnCrMoVR系列鋼的壁厚情況，目前球罐實際安裝時采用焊后熱處理和不熱處理兩種方式。現(xiàn)場檢測與失效分析的一些數(shù)據(jù)表明：無論是否熱處理，這類球罐的殘余應(yīng)力水平都比較高。 如北京燕山石化公司2000m3液化石油氣球罐，設(shè)計壓力：1.77MPa；材質(zhì)：07MnCrMoVR；規(guī)格：ф15700×38mm；焊后進行整體熱處理。1998年投產(chǎn)運行。 1999年開罐檢驗時，發(fā)現(xiàn)多處缺陷，對其進行了返修和局部熱處理。與此同時進行殘余應(yīng)力測試：下極板焊縫返修前最大殘余應(yīng)力達到0.90σS；返修后最大殘余應(yīng)力達到1.14σS；熱處理后最大殘余應(yīng)力達到0.90σS。上極板環(huán)焊縫返修前最大殘余應(yīng)力達到0.58σS；返修后最大殘余應(yīng)力達到0.88σS。 福建煉化公司2000m3的G2071、G-2073丙烯球罐，當熱處理溫度為545℃左右時，北京工業(yè)大學(xué)對同一部位熱處理前后的殘余應(yīng)力測試結(jié)果表明：該熱處理溫度對殘余應(yīng)力分布狀況及數(shù)值基本無影響，仍保持較高的水平。熱處理后殘余應(yīng)力在0.89σS以內(nèi)，水壓試驗后殘余應(yīng)力在0.83σS以內(nèi)。 天津石化公司石化二廠1000m3丙烯球罐組裝后未作整體熱處理。1998年開罐檢驗時發(fā)現(xiàn)球罐內(nèi)壁有大量的的應(yīng)力腐蝕裂紋。我所在其缺陷尚未消除的情況下，對其進行殘余應(yīng)力測試：上、下極板Y型接頭和T型接頭的最大殘余應(yīng)力達到0.87σS；上、下小環(huán)丁字型焊縫的最大殘余應(yīng)力達到0.70σS。 對于3000m3以上的這類鋼制天然氣球罐，組裝后一般不進行整體熱處理，殘余應(yīng)力也基本保持在較高的水平。如上海天然氣儲配站3500m3天然氣球罐，壁厚38mm，經(jīng)測試上極板最大殘余應(yīng)力達到0.97σS，下極板最大殘余應(yīng)力達到0.88σS。北京10000m3天然氣球罐，壁厚34mm，1989年建成后進行過殘余應(yīng)力測試，其最大殘余應(yīng)力的平均值達到0.77σS。北京四臺5000m3天然氣球罐，其最大殘余應(yīng)力達到0.69～0.83σS 目前球罐的制造安裝標準規(guī)范如GB12337、GB50094等對殘余應(yīng)力水平?jīng)]有相應(yīng)的數(shù)值要求。但中厚板殘余應(yīng)力水平較高的部位，在使用中產(chǎn)生表面裂紋的可能性很大。
4.高強鋼對射線檢測要求更高的靈敏度
射線照相靈敏度一般由三個因素所控制，即對比度、不清晰度和顆粒度。對比度描述的是細節(jié)影象與背景影象的黑度差，對缺陷而言則是缺陷影象與背景影象的黑度差，它直接決定缺陷影象的可識別度。不清晰度則描述影象邊界的擴展程度，或者是模糊程度，影響缺陷影象的可識別度，尤其是對于細長缺陷影響程度更大。顆粒度是影象黑度分布不均勻的視覺印象，由形成影象的銀團隨機分布產(chǎn)生，它直接對應(yīng)于信噪比，顆粒度越細，檢測靈敏度愈高。 一般來說，采用γ射線透照所獲得的固有不清晰度要比X射線大得多。不清晰度的數(shù)值大小通常表征射線透照檢測細長缺陷的能力。不清晰度數(shù)值小，檢出細長缺陷的能力強，反之則低。因此X射線透照檢測裂紋等細長缺陷的能力要比γ射線高得多。此外，目前國際上用來控制射線檢測靈敏度的線型象質(zhì)計只對對比度變化敏感，而對不清晰度和透照焦距的變化不敏感。也就是說現(xiàn)行象質(zhì)計不能有效地控制不清晰度的變化。因此當采用γ射線源進行檢測時，宜采用高分辨率的膠片作為實際檢測靈敏度的一種彌補。尤其對σS≥490MPa的高強鋼焊縫，由于缺口敏感性相應(yīng)比較高，產(chǎn)生細長型冷裂紋的趨勢比較明顯，往往容易造成漏檢。 如福建煉化公司的G-2071、G-2073球罐在建造時采用γ射線源進行整體透照，底片選用粗粒度、低反差的國產(chǎn)天津Ⅲ型膠片，制造檢驗全部合格。開罐檢驗后對球罐返修以外的其它部位焊縫采用γ射線源和Ⅴ型片進行100%射線探傷。其中G-2071球罐共拍片1788張，有32張Ⅲ級以上片，其中裂紋1張、夾渣17張、氣孔14張。G-2073球罐共拍片1780張，有15張Ⅲ級以上片，其中裂紋2張、夾渣9張、氣孔4張。當然，其它低合金鋼（包括16MnR）球罐檢驗也有類似問題，但因其裂紋敏感性較低，不如CF-62鋼那么明顯。 為保障07MnCrMoVR系列鋼制球罐的安全，當選擇γ射線源時，必須采用高分辨率的細粒度膠片。
5. 制造這類鋼設(shè)備對質(zhì)量要求比較高
07MnCrMoVR鋼系借鑒日本同類鋼種，經(jīng)國內(nèi)多家單位合作研制成功且取得多次成功應(yīng)用的經(jīng)驗。但07MnCrMoVR鋼對成分控制、冶煉、軋制、冷熱加工及焊接等要求更嚴格，稍有不慎就會留下隱患。 根據(jù)07MnCrMoVR鋼的試驗結(jié)果，要求預(yù)熱溫度不低于100℃，當預(yù)熱溫度控制不嚴時，容易產(chǎn)生焊接裂紋。這在球罐建造的長過程中，在諸多焊工同時施焊的情況下，對焊接工藝及規(guī)范往往難以認真、嚴格地執(zhí)行，容易導(dǎo)致有害的缺陷。
如上海寶山鋼鐵公司650m3氧氣球罐，設(shè)計壓力：3.09MPa；設(shè)計溫度：-10℃～60℃；材質(zhì)：07MnCrMoVR；壁厚：44mm。制造過程中發(fā)現(xiàn)在75張底片上有45條裂紋，主要分布在焊縫和熱影響區(qū)。經(jīng)兩次返修后檢測仍有53張不合格片（含大量裂紋），目前用戶已基本予以報廢。
此外如福建煉化公司2臺2000m3丙烯球罐、北京燕山石化公司2000m3液化石油氣球罐都存在這方面的問題。 焊接07MnCrMoVR鋼時，其線能量對焊接接頭的質(zhì)量和性能影響很大。線能量過小，會引發(fā)熱影響區(qū)和焊縫金屬裂紋（見照片3~5）；預(yù)熱溫度過高或線能量過大，不僅焊縫與熱影響的顆粒粗大，而且會造成接頭脆化或軟化。此外，由于焊接熱作用，調(diào)質(zhì)鋼的熱影響區(qū)外側(cè)的母材，被加熱到回火溫度以上特別是AC1附近的區(qū)域，還會出現(xiàn)強度明顯下降的鐵素體帶和軟化帶，金相組織也會發(fā)生變化（見照片6和7）。
照片3~5為修復(fù)的2000m3丙烯球罐，經(jīng)使用一年后檢驗出現(xiàn)的裂紋。照片3和4分別為缺陷1和3上的沿下熔合線的渣與裂紋共存狀態(tài)；照片5為焊縫上的裂紋。在熔合線附近HAZ的裂紋仍沿晶擴展（見照片3-1、4-1）。照片6為近縫區(qū)母材硬度明顯下降的鐵素體帶的金相組織（鐵素體和極少量的珠光體），其實測硬度為150~154HB；照片7為母材的正常組織（回火馬氏體和回火貝氏體），其實測硬度為190~230HB。 裂紋
照片3 缺陷1全貌（位于下熔合線附近） ~6.5×
照片3-1 裂紋左端局部放大 200×
照片4-1 缺陷左端局部放大 200×
照片4-2 裂紋局部放大 180×
照片5-1 裂紋局部放大 160×
照片6 硬度明顯降低的近縫區(qū)的母材組織 200×
照片7 正常近縫區(qū)的母材組織 200×
6. 應(yīng)重視接管角焊縫的質(zhì)量控制
接管是壓力容器部件中最基本的結(jié)構(gòu)形式之一，其接管部位因結(jié)構(gòu)變化劇烈而形成高應(yīng)變區(qū)，并導(dǎo)致應(yīng)力集中。同時該部位易產(chǎn)生焊接缺陷，無損檢測又不易測出，因此接管角焊縫區(qū)是壓力容器制造中的薄弱環(huán)節(jié)。
對較大口徑的接管目前采用鍛焊結(jié)構(gòu)，使角焊縫變成對接焊縫，從而減緩了應(yīng)力集中，也提高了無損檢測的可靠性。但對較小口徑的接管仍以插入式為主的角焊縫連接，目前GB12337、GB50094等標準規(guī)范對其僅采用磁粉等表面檢測，很難檢測出是否全焊透，對于07MnCrMoVR系列鋼制丙烯和乙烯球罐來說，由于強度高、拘束度大、再熱裂紋敏感性高，更容易形成接管區(qū)的危險源。
如大慶石化公司1500m3乙烯球罐是國內(nèi)首次采用國產(chǎn)07MnNiCrMoVDR制造的低溫球罐，屬“八五”國家重大技術(shù)裝備科技攻關(guān)項目。其主要技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計壓力：2.254MPa；設(shè)計溫度：－30～50℃；規(guī)格：Φ14400×44mm；該球罐于1995年投產(chǎn)。1996年、1998年、2001年10月別進行了三次開罐檢驗。
2001年10月乙烯球罐開車時，由于操作不當，致使球罐局部在低溫（－70℃～－103℃）環(huán)境下停留達18個小時。后經(jīng)100%的內(nèi)壁熒光磁粉檢測和100%UT，發(fā)現(xiàn)48處表面裂紋，分布在DE環(huán)焊縫、E1-2拼縫、E2-3拼縫、CD環(huán)焊縫，經(jīng)打磨消除，深度＜1.0mm；取樣管角焊縫部位磁粉復(fù)驗，發(fā)現(xiàn)一圈斷續(xù)表面裂紋，經(jīng)打磨消除，最大深度為3mm。其中最深一處表面裂紋打磨消除后形成50×3mm的凹坑。取樣管角焊縫部位經(jīng)超聲復(fù)驗，發(fā)現(xiàn)整圈斷續(xù)未焊透和夾渣，最大長度為30mm，自身高度為8mm，主要分布在20～28mm的深度范圍內(nèi)。給乙烯球罐的安全運行造成威脅。
在如上海金山石化公司1500m3的07MnNiCrMoVDR制乙烯球罐，其主要技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計壓力：2.16MPa；設(shè)計溫度：－35℃；規(guī)格：Φ14200×44mm；配套鍛件采用08MnNiCrMoVD，該球罐于2002年4月投產(chǎn)。2003年3月經(jīng)上海金山石化首次開罐檢驗，發(fā)現(xiàn)在球罐下極板進料管焊縫及其附近的母材上16×8cm的區(qū)域有肉眼可見的龜裂，目前正在處理之中。 此外蘭州石化公司1500m3乙烯球罐，由蘭州石化公司設(shè)計院設(shè)計、金重壓片、沈陽球罐公司安裝。其主要技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計壓力：2.254MPa；設(shè)計溫度：－30～50℃；規(guī)格：Φ14400×44mm；材質(zhì)：07MnNiCrMoVDR；該球罐在做耐壓試驗時，接管角焊縫部位泄漏，后經(jīng)徹底返修重焊才投運。
因此，接管角焊縫部位的質(zhì)量保證也是關(guān)系到07MnCrMoVR球罐安全的不可忽視的環(huán)節(jié)。
7.幾點建議
合肥通用機械研究所近幾年在07MnCrMoVR和07MnNiCrMoVDR系列鋼制球罐開裂的檢驗和調(diào)研基礎(chǔ)上，分析了球罐開裂的主要原因。為今后球罐的設(shè)計、制造、安裝、檢驗和使用中能更科學(xué)地使用國產(chǎn)CF-62鋼，保證設(shè)備和裝置安全長周期運行，特提出以下建議：
⑴ 建議有關(guān)機構(gòu)組織07MnCrMoVR系列鋼的研制和生產(chǎn)單位，結(jié)合工程出現(xiàn)的問題以及新的工程建設(shè)項目開展07MnCrMoVR鋼的深入研究。以往的攻關(guān)多圍繞如何保證焊接接頭的低溫沖擊性能，今后應(yīng)更深入的探討再熱裂紋的產(chǎn)生與防治及多次返修、熱處理對焊接接頭使用性能的影響等，使之更加完善。 ⑵. 建議GB12337-98《鋼制球形儲罐》，對于σb≥540MPa且對再熱裂紋敏感的鋼種，在SR后應(yīng)進行一定數(shù)量的射線或超聲復(fù)驗。同時增加熱處理和水壓試驗后進行比例不少于20%的磁粉檢測的規(guī)定。
⑶. 建議JB4730《壓力容器無損檢測》提高對高強鋼球罐焊接接頭射線檢測靈敏度的要求。目前該標準的修訂稿JB4730《鍋爐、壓力容器及壓力管道無損檢測》已采納此建議，明確規(guī)定：“對于鍋爐、壓力容器及壓力管道焊縫應(yīng)盡量采用X射線進行透照檢測，確因厚度、幾何尺寸所限或工作場地所限無法采用X射線源時，也可采用γ源進行射線透照。此時應(yīng)盡可能采用高分辨率的膠片，但對于σb≥540MPa的高強鋼焊縫，則必須采用高分辨率的膠片。
⑷ 由于目前球罐的制造安裝標準規(guī)范如GB12337、GB50094等對殘余應(yīng)力水平?jīng)]有相應(yīng)的數(shù)值規(guī)定，國內(nèi)也沒有殘余應(yīng)力對球罐延遲開裂和應(yīng)力腐蝕開裂影響的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，因此應(yīng)引起相關(guān)部門的關(guān)注，組織開展此項專題研究。
⑸ 微量Ni、B等對07MnCrMoVR系列鋼的應(yīng)力腐蝕和再熱裂紋有明顯影響。如北京兩臺10000m3天然氣球罐，使用工況基本相同。1#天然氣球罐所用鋼板Ni含量為0.03%。焊條Ni含量為1.55%。開罐檢驗發(fā)現(xiàn)有85處應(yīng)力腐蝕裂紋。2#天然氣球罐開罐檢驗未發(fā)現(xiàn)裂紋，其所用鋼板和焊條不含Ni。因此作為一個成熟的鋼種，應(yīng)在標準規(guī)范中對Ni、B等的數(shù)量和相應(yīng)的處理措施予以體現(xiàn)。隨意在供貨或冶煉中改變微量元素的組成和數(shù)量，對于這類鋼的推廣應(yīng)用和市場競爭是不利的。
⑹ 在擴大國產(chǎn)07MnCrMoVR系列鋼板的生產(chǎn)能力（包括數(shù)量和板寬幅度大小）的同時、保證批量生產(chǎn)材料性能的穩(wěn)定性以及定點生產(chǎn)該系列鋼板的配套鍛件08MnNiCrMoVDR和焊材（新J607CF鋼焊條），對于保證這類鋼的規(guī)范化和安全使用也是至關(guān)重要的。
⑺ 由于目前國產(chǎn)07MnCrMoVR系列鋼板出現(xiàn)的問題主要發(fā)生在40 mm以上的中厚板，在所有問題沒有完全弄清楚以前，為了確保壓力容器的長周期安全使用，有必要適當限制鋼板的使用厚度范圍
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