液化石油气球罐无损检测及裂纹处理分析

 　　摘要：液化石油气球罐是一种压力容器，主要是应用于液化石油行业中。企业需要定期检查液化石油气球罐，及时发现液化石油气球罐存在的问题。本文探讨了液化石油气球罐，分析了液化石油气球罐无损检测及液化石油气球罐裂纹成因，提出了液化石油气球罐裂纹处理措施，以期保障液化石油气球罐运营的安全性与延长设备的使用寿命。

　　关键词：液化石油气球罐 无损检测 裂纹 处理措施

　　《化工进展》以反映国内外化工行业新成果、动态，介绍高新技术，传播化工知识，促进化工科技进步为办刊宗旨。所刊内容涵盖石油化工、精细化工、生物与医药、新材料、工业水处理、化工设备、现代化管理等学科和行业。杂志始终倡导工业媒体为产业服务的理念，关注人、企业、技术及产品。

　　Nondestructive Testing and Crack Treatment Analysis of LPG Spherical Tank

　　SONG Wenhua

　　(Shenyang Market Supervision Service Center(Shenyang Inspection and Testing Center)， Shenyang， Liaoning Province， 110000 China)

　　Abstract： LPG spherical tank is a kind of pressure vessel， which is mainly used in the LPG Industry. Enterprises need to regularly check the LPG balloon tank and find the problems existing in the LPG balloon tank in time. This paper discusses the LPG balloon tank， the nondestructive testing of LPG spherical tank is analyzed， and the causes of cracks in LPG spherical tanks， the crack treatment measures of LPG spherical tank are put forward， in order to ensure the safety of LPG balloon tank operation， extend the service life of the equipment.

　　Key Words： LPG balloon tank; Non destructive testing; Crackle; Treatment measures

　　在石油化工生產过程中，液化石油气球罐属于一种储存容器，并且发挥着重要的作用。近些年我国逐渐增加加工含硫量比较高的进口原油，但是原油加工机器缺乏先进性，导致液化石油气球罐很容易产生裂纹问题。为了缓解这一问题，需要开展液化石油气球罐无损检测工作，加强处理裂纹问题，保障液化石油气球罐运行的安全性和高效性。

　　1 液化石油气球罐概述

　　压力容器是一种储备材料的工具，在工业生产过程中发挥着重要的作用。液化石油气球罐具有中心对称的几何特征，在相同壁厚的情况下，容器可以承受较大的压力，因此当前在工业生产过程中广泛利用液化石油气球罐。在石油化工和金属冶炼等行业中广泛利用液化石油气球罐，直接关系到民生保障工程质量，但是液化石油气球罐主要的存储液化石油气，因此具有较高的危害性，因此相关部门非常重视液化石油气球罐，要求在使用液化石油气球罐的过程中安排专业检验机构定期开展安全检测和评估工作，保障液化石油气球罐运行的安全性[1]。

　　液化石油气球罐失效形式包括韧性断裂失效和脆性断裂失效及腐蚀失效。韧性断裂失效指的是在破裂之后产生明显的塑性变形问题。破坏的断口主要是利用断裂撕裂，并且在断口呈现出灰色纤维状，通常不会产生碎片。脆性断裂失效主要是因为容器破坏，不会产生明显的塑性变形问题，断口呈现出结晶状，并且保持齐平性，与主应力呈现出垂直状态。在几何形状突变部位很容易产生裂纹问题。脆断阶段外观不会产生明显的变化，在破坏之后器壁很难发生伸长变形问题，并且不会减薄壁厚。在脆断阶段很容易产生碎片。发生腐蚀失效问题，将会减薄金属壁厚，同时会产生腐蚀坑和腐蚀裂纹等，随着腐蚀的变化也会随之劣化金属材料的性能。结合液化石油气球罐实际应用情况，需要全面分析腐蚀裂纹失效形式，采取针对性的预防措施，保障液化石油气球罐运行的安全性。

　　2 液化石油气球罐无损检测

　　2.1 检测过程

　　某企业在利用2000m?的液化石油气球罐，我国法律规定每隔3年都要开始检测工作，在某次检测过程中发现液化石油气球罐出现102次裂纹，最长的裂纹长度已经超过725mm，最小的裂纹也有12mm，裂纹最大的深度超过8.5mm，最小的深度在0.98mm左右。此外该台液化石油气球罐设计压力为2.55MPa，液化石油气球罐内径为16MnR，设计温度是55℃，主要负责存储丙烯[2]。

　　2.2 检验问题

　　(1)宏观结果。这台液化石油气球罐在错边情况下，出现的最大值为1.60mm，环焊缝为2.60mm，棱角度在4.6mm范围内，纵缝棱角度在4.9mm范围内，焊缝高度在2.6mm以上。同时液化石油气球罐产生硫化氢腐蚀问题，其他的参数等符合标准。(2)壁厚情况。液化石油气球罐壁厚最小值为47.7mm，最大值为87.1mm。(3)磁粉结果。在液化石油气球罐外表实施对接处理，并且全方位地开展焊缝处理，同时开展磁粉检测工作，在液化石油气球罐的表面产生较多的裂纹，主要是在赤道下的熔合部位产生裂纹问题[3]。(4)超声波检测。利用超声波检测液化石油气球罐的裂纹，发现有几处的缺陷不符合我国标准规定，主要缺陷包括裂纹和气孔。(5)硬度测定。因为赤道带和以下部位的硬度通常标记欧高，通常是表现在裂纹部位，最大的硬度值将会超过HB251，最小的硬度值将会超过HB241。

　　3 液化石油气球罐裂纹成因分析

　　(1)液化石油气球罐裂纹主要是集中在赤道带附近，尤其是分布在赤道熔合部位和赤道熔合下方的部位，此外还有一些裂纹集中在赤道带的上方，并且形成了棱形角度测，出现的裂纹主要是形成细长状。(2)通常检测和修理工作需要经过1个月以上的时间，达到一定的时机才可以开展热处理工作，因此形成裂纹。(3)在制造液化石油气球罐过程中，一些区域硬度值比较高，这是因为在安装过程中没有采取预热措施，产生硬化组织之后再开展热处理工作，无法保障工作效果。通过分析可知，如果硬度值比较高将会影响到材料韧性，降低材料韧性之后，在受冷之后很容易产生裂纹，在应力和腐蚀的共同影响下很容易产生裂纹。在组装液化石油气球罐的过程中存在应力，并且没有及时开展热处理工作，最终扩展裂纹[4]。

　　4 液化石油气球罐裂纹处理措施

　　裂纹是一种危险的缺陷，在硫化氢应力腐蚀的影响下，将会产生裂纹问题，在断裂力学角度出发可以允许液化石油气球罐存在一定裂纹，但是在安装过程中要避免产生裂纹。在处理液化石油气球罐裂纹问题的过程中，需要采取打磨处理措施消除裂纹。但是打磨之后将会在液化石油气球罐表面产生凹坑，转变液化石油气球罐原有的应力状态。经过打磨处理之后出现凹坑，在一定范围内无法再开展补焊工作，同时还会引发定级影响。

　　4.1 凹坑无需补焊

　　在打磨之后在液化石油气球罐表面很容易产生一定深度的裂纹，当这一深度处于标准值内将会引发凹坑，凹坑不影响定级，那么可以确定液化石油气球罐裂纹符合要求，无需开展补焊工作。根据矩形短轴和长轴的规定，液化石油气球罐裂纹深度分别为1A(mm)、1B(mm)、1C(mm)，以此为基础开展参数数值计算，当参数值处于0.1计算范围内，那么无需补焊凹坑[5]。

　　4.2 凹坑需要开展补焊

　　经过打磨处理之后，将会增大液化石油气球罐表面裂纹的深度，如果深度较大将会引发凹坑情况，凹坑一旦影响到定级，并且表面裂纹不符合相关规定，需要开展补焊工作。

　　4.3 参数计算和分析

　　实施参数计算需要符合相关规定：(1)保证凹坑的光滑性，保持表面的平缓型，避免在周围产生缺陷。(2)凹坑周围不能存在尖锐的棱角。(3)不能受到外来压力和载荷。(4)圆筒薄壁值在0.18以內，同时要保证球壳壁值在0.10范围内。(5)选择材料的过程中需要结合压力要求，避免材料发生劣化问题。(6)裂纹深度要在12mm范围内，同时要小于壁厚值的1/3，坑底最小厚度也要超过3mm。(7)凹坑半场要处于1.4(RT)1/2范围内。半宽要超过3倍的深度值，利用以下公式开始计算工作：GO=CA/[T(RT)1/2]。

　　4.4 缺陷修补措施

　　(1)在修补之前需要配置科学的裂纹修补方案，经过设计单位批准，合理统一需要修补的设备，同时需要安排经验丰富的工作人员开展相关工作，主要安排特种设备检验返修工作的质量，优化整体监督效果。根据缺陷的位置和深度等方面，可以确定缺陷清除措施。当缺陷深度超过25mm，可以在液化石油气球罐内部开展清除工作，否则需要在外侧开展清除工作。清除缺陷之后，需要利用砂轮打磨焊接位置，露出金属光泽即可停止工作，全面打磨清除增碳层。随后继续打磨修整形成凹槽，为后续施焊工作提供便利，控制凹槽长度在50mm以上，同时需要保持坡口角度，控制坡度在50℃以内。在缺陷打磨清除阶段需要利用MT方法检测刨槽部位，如果没有彻底清除缺陷，需要继续打磨并且经过MT确认，注意全面清除缺陷[6]。

　　(2)打磨处理裂纹表面之后，要彻底清除裂纹，随后利用磁粉检测措施，经过检测发现还有裂纹，需要继续清除并且打磨，要保证彻底清除裂纹。如果裂纹深度较大，技术人员需要利用超声波开展检测工作，明确裂纹实际位置，可以确定碳弧气刨清除缺陷位置，到达深度最大值可以停止，并且更换打磨形式，可以选用砂轮机清除裂纹缺陷，完成清除工作之后开展检测工作，保障清除效果。

　　(3)在凹坑补焊阶段，需要提前开展预热工作，主要是利用电加热方式，在施焊侧的背面开展加热工作，降低冷却的速度，避免产生硬化组织，在预热过程中以修补位置为基础，预热范围为150mm半径，同时需要控制温度在125～175℃的范围内。在施焊侧需要利用红外线测温仪开展测温工作。工作人员要注意充分预热，保障钢板温度的均匀性。在焊接过程中不能随意撤除电加热装置。控制最高预热温度在250℃范围内。

　　(4)为了保障焊接效果，需要安排专业的焊接人员，焊接人员需要严格遵守标准参数，利用E5015焊条，同时控制每层的距离在4mm左右，在焊干之后需要全面清理焊渣，并且需要控制温度超过150℃。在施焊阶段，需要在焊缝外母材上落实引弧工作，要注意错开每条焊道的起弧位置，利用磨光机打磨起弧点，避免产生弧坑等问题。在焊接过程中需要利用多层多道焊，控制焊条摆宽在12mm范围内。控制焊道层间温度在150～250℃，在返修焊接过程中，工作人员可以利用红外线测温仪检测层间的温度。在焊接阶段要注意清理层间，避免产生新的缺陷问题。在返修焊接过程中要注意规避原焊道的热影响区。完成焊接工作之后需要在焊道上覆盖保温岩棉，并且在背面设置电加热带进行加热，控制加热温度在300～350℃的范围内，加热时间要维持在2h以上。要注意需一次性完成焊接工作，并且不能中断焊接过程，如果中断焊接需要利用采取后热处理措施，在施焊之前需要全面检测焊层，确定没有裂纹之后再开展预热工作，达到预热规定值之后再开展焊接工作。

　　(5)完成焊接工作之后需要开展检查工作，首先开展外观检测工作，经过24h之后需要开展磁粉检测工作，完成检测工作之后需要利用超声检测方式。

　　(6)热处理液化石油气球罐的局部，在返修工作中需要根据深度合理消除应力，通过加热处理，控制温度在625℃范围内，注意保持加热部位的温度。

　　(7)以监察规程为基础，开展耐压试验工作，在补焊过程中，确定受压元件的深度在液化石油气球罐厚度一半值内。

　　(8)完成修补工作之后需要对比分析最高的工作压力，通过开展气密性实验，保障液化石油气球罐的密封性。

　　5 结语

　　总而言之，液化石油气球罐很容易产生裂纹问题，这一问题具有较大的危险性，因此需要利用无损检测方式检测液化石油气球罐，及时发现裂纹问题，通过分析裂纹产生的原因，提出针对性的处理措施，保障液化石油气球罐运行的安全性。

　　参考文献

　　[1] 李伟东，陈明哲，李玉，等.基于热-结构耦合分析的液化石油气储罐失效预警判定[J].中国安全生产科学技术，2021，17(2)：91-97.

　　[2] 杜娟，刘艳，韩青飞，等.浅析大型液化烃球罐紧急切断阀的设置及选型[J].天然气与石油，2020，38(6)：41-46.

　　[3] 胡守成.无损检测方法在液化石油气球罐定期检验中的应用分析[J].特种设备安全技术，2020(6)：53-54.

　　[4] 王春发.球罐接管角焊缝裂纹产生原因分析及处理措施[J].质量安全与检验检测，2020，30(5)：132-133.

　　[5] 郑祥林.浅谈在液化烃球罐注水系统设计优化策略[J].石化技术，2020，27(1)：187-188.

　　[6] 叶春波.液化石油气球罐喷淋管线入口地下线腐蚀穿孔[J].石油化工腐蚀与防护，2019，36(3)：64.

《液化石油气球罐无损检测及裂纹处理分析》

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