液化石油气球罐裂纹的成因分析.pdf
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1、液化 石油气球罐裂纹的成 因分析 姜 义 ( 大庆 石 化公司 化工三 厂 黑龙 江大 庆 1 6 3 7 1 4 ) 工业 技术 摘要 : 针对液化 石油气球罐开罐检 验 中存在 的大量裂纹 , 通过分析应 力腐蚀和氢致裂纹 的产生机理 查找球 罐裂纹 产生 的原因 , 提 出采 用 整体热处理 方法来达 到消氢和降低 残余应 力的 目的 , 提 高和改 善球 罐的 内在体 质 , 并摸 索 出一套修 复和 防止 液化石 油气球 罐产生 裂纹 的 较 为 系统 方 法 。 关键词 : 球罐 裂纹 应 力腐蚀 氢致开裂 中 图分 类号 : T E9 7 2 文献 标 识 码 : A 文章 编
2、号 : 1 6 7 2 -3 7 9 1 ( 2 0 1 1 ) 0 3 ( a ) 一o 1 o o o 1 在 球 罐 所 产 生 的 各 类 缺 陷 中 , 裂纹 是 球 罐 缺 陷 最 常 见 最 多 的 一 类 , 也 是 危 险 性 最 大 的 一 类 缺 陷 。 因此 对 球 罐 裂 纹 产 生 的 机理 进行 分析 和研 究具 有十 分重 要 的意 义 。 1 裂纹类型 球 罐 裂 纹 按 发 生 的 原 因来 分 可 以 大致 归纳 为原材料 裂纹 、 焊 接裂 纹 、 热 处理裂 纹 、 过 载 裂 纹 、 疲 劳 裂 纹 和 腐 蚀 裂 纹 。 典 型 的腐蚀裂纹有应力腐
3、蚀裂纹 和氢致裂纹 。 ( 1 ) 原 材 料 裂纹 主要 指 母 材 在加 工轧 制 过 程 中 形 成 的 缺 陷 , 也 包 括 焊 接 和 热 处 理 对母材的影响。 ( 2 ) 焊接裂纹主要指球罐在 组装焊接时产生的缺 陷。 ( 3 ) 热处理裂纹即 焊 后 消 除 应 力 的 热 处 理 过 程 产 生 的 , 常 发 生 在 焊缝 的热 影 响 区 。 ( 4 ) 过 载 裂 纹 指 外加 载 荷 超 过 金 属 的 强 度 极 限 而 产 生 的 裂纹 , 常 发 生 在 部件 受 力最 大 部 位 或 应 力 集 中 部 位 , 且 裂 纹 形 貌 纹 理 细 长 、 尖 锐
4、 , 无 分 枝 或 分 枝 很少 。 ( 5 ) 疲 劳 裂 纹 是 因 为 结 构 不 合理 或材料存在缺 陷, 造成局部 压力过高 , 经过 反复加卸载和 应力不断 交变 产生的 裂纹 。 ( 6 ) 腐蚀裂纹是 在金属被腐蚀 过程 中产生 的 裂 纹 , 典 型的 腐 蚀 裂 纹 是 应 力 腐 蚀 裂 纹 和 氢 致 裂 纹 。 2 应力腐蚀裂纹的成因分析 应 力腐 蚀 裂 纹是 指 金 属 在 某 种 特 定 环 境 ( 介 质 ) 与 相 应 应 力 水 平 的共 同 作 用 下 发 生 的 断 裂 , 是 一 种 危 险 很 大 的失 效 模 式 , 具 有 很 强 的 隐 蔽
5、 性 , 裂 纹 缓 慢 增 长 过 程 不 表 现 出任 何其他的宏观 迹象 , 完全呈脆性 破 坏 , 在球 罐 的 失 效 破 坏 中 占有 重要 地 位 。 据 统计 , 应 力腐蚀破坏 占腐蚀破坏的4 2 2 , 极 易 造 成 重 大 损失 。 2 1应力腐蚀开裂的特征 ( 1 ) 拉 伸 应 力 的 存 在 。 其 应 力可 以是 外 应力, 也可以是 内应力 , 其大小直接影响腐 蚀 开裂 的 历 程 , 存在 一 个 界 限 应 力 的 强 度 , 当 应 力 满 足 这 个 临 界 条 件 时 , 才 会 发 生 应 力腐蚀开裂 , 拉应 力愈大 , 发生应力腐蚀开 裂的
6、速率 就 快 。 ( 2 ) 低应 力 的 脆性 断 裂 。 发 生 应 力腐蚀的断 口一般 都是沿 晶开裂或穿晶 开裂, 往往没有任何先兆 。 ( 3 ) 应 力腐蚀断 裂 时 间。 应 力腐 蚀 断 裂 是 一 种 延 迟破 坏 , 其 裂 纹 的扩展 速度 较之 一般 的腐 蚀速 度快 得 多 , 它取决于本身材 质、 介质类型、 浓度 、 温 度和应 力的大小 , 应力腐蚀 开裂速度可达 1 0 l 0 3 ram rai n。 ( 4 ) 材 质本 身的影 响与腐 蚀 介 质 的 组 合 。 材 料 本 身 的 组 织 状 态 对 应 力腐 蚀影响很大 , 通常认为纯组 份金 属不
7、发 生 应 力 腐 蚀 , 只 有 在 一 定 介 质组 合 下 才 会发生应 力腐蚀 , 稳 定的组织对应 力腐蚀 敏感性 较小。 材料硬 度也是发生应 力腐蚀 的 重 要 因 素 , 硬 度 高 则 应 力 腐 蚀 敏感 性 大 , 因此很 多国家对球 罐 中存有H s 的腐蚀介 质 做 出规 定 , 例 如 美 国 要 求 抗 应 力 腐 蚀 的 焊缝金属硬度 H B 2 0 0 , 中国要求材料焊缝 金属 硬 度 I RC2 2 1 。 2 2应力腐蚀的开裂机理 应力腐蚀开裂是局部腐蚀和应 力共 同 作 用 下 发 生 的 物 理 化 学 过 程 , 具 有 一 定 的 匹配性和选择
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- 液化 石油 气球 裂纹 成因 分析
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