对球罐工卡具处裂纹的原因研究

对球罐工卡具处裂纹的原因研究

付红栓 李赵

上海市特种设备监督检验技术研究院 上海 200062

【摘要】

基于多球罐工卡具处裂纹的原因研究，首先研究出球罐工卡具处出现裂纹的原因可以从工艺执行和预热操作等方面进行勘察。其次研究出对裂纹的处理需要对检测人员进行相关针对性培训，确保每名检测人员都可以认真执行检测，在对工卡具焊迹处出现的裂纹可以采用打磨处理和挖补处理。最后研究出在对凹坑进行补焊处理时，需要注意许多事项，确保焊材和母材金属可以有效融合。

【关键词】球罐；焊接工艺；焊接裂纹

引言：

所谓的球罐是一种可以储存气体和液态气体的压力型容器，使用的方向一般是在石油天然气、化工、冶金和工业方面。除此之外，因为球罐内普遍储存的都是易燃易爆的有毒物质，所以在制造上需要严格把控质量，可能一个小的问题就会有大的麻烦出现。但当前发现球罐在制造过程中很容易出现裂纹，当前分析可能会是工艺性的裂纹，对此本文根据对球罐工卡具处的裂纹做了进一步探究，具体结果如下。

1. 裂纹成因分析

球罐工卡具处出现裂纹的主要原因是在工卡具进行焊接的过程中，焊工并没有严格按照焊接工艺执行操作，自认为工卡具焊道并不是主要的焊道，并且在球壳板上面进行随意的熄弧与引弧，导致外观难以成型，局部甚至还出现了咬边等应力集中点等。除此之外，焊工在进行施焊前，忽略了预热操作，有些焊工直接没有操作预热步骤，或是在预热时操作不当使得预热的温度达不到标准，线能量没有得到控制，加上焊缝较短，这也使得冷却的速度加快，逐渐形成了硬脆组织，而且拘束应力过大，从而产生了冷裂纹。另外，在球壳板进行组焊之后，如若在拆除工卡具定位块时，焊工的操作一旦出现失误，采用大锤等方式进行了大力的敲击处理，使得原始材料出现了缺少的现象，并且在表面呈现了不规则的凹坑，而当凹坑的深度大于规定数值时，需要进行补焊处理，焊工需要采用砂轮将凹坑修复打磨成可以焊接的凹槽，再进行相关的补焊处理，而写需要注意的是，如果焊工在补焊时，没有进行预热处理，就会造成本该焊接的位置在经过补焊之后出现质量差和应力集中的现象，这也是产生裂纹的主要原因之一^【1】。

除了以上两个会出现裂纹的原因之外，还会出现焊工在对工卡具焊迹处进行表面检测时，易出现漏检的情况，比如检测人员忽视了工卡具焊迹处的表面检测，即使在检测资料上已经有数据显示工卡具焊迹处已经采用了百分百的表面检测，但其实工卡具焊迹处的数量较大，检测工作量过于反则，检测人员肯定会有所疏忽，并不能做到百分百的表面检测，当对其中的已经进行过表面检测的工卡具焊迹处，采用的手法普遍为抽查，因此结果并不完全，还是会存在有裂纹缺陷的工卡具处。而且在检测时，检测人员还会出现磁悬液配置不当和时间不够的现象，甚至一些检测人员会忽视微小缺陷痕迹，不进行相关的处理^【2】。

2. 裂纹处理

工卡具焊痕处出现的裂纹大多数可以采用打磨处理进行消除，而打磨的而深度数据一般在零点五到零点四毫米之间，其中补焊部位的金属材质，随着进行补焊处理，将其进行打磨直至裂纹消失不见，这也说明了这种裂纹缺陷是存在于补焊金属中，还未向原始材料进行延伸。但其中还是存在少数量的大面积枝状裂纹，而且扩展的较深，如果仅凭打磨处理很难消除，需要对有球罐制造和维修资质的企业进行挖补维修，使其完全消除。在这里需要注意的是，在经过打磨后的凹坑深度如果是小于壁厚余量的，是可以允许存在的，但一旦大于了壁厚的余量，则是需要对凹坑进行无量纲参数G₀的计算，假设G₀＜0,10时，凹坑是可以符合存在的标准，反之如果G₀＞0.10时，需要对凹坑缺陷进行相关的应力分析与安全性评价，判断是否可以判定存在，如果判断结果为不接受存在，那么需要对其进行相关的补焊处理措施。但对于壁厚和直径都较大的球罐而言，通常G₀都是可以满足条件^【3】。

除了对工卡焊痕处裂纹的处理之外，还需要对技术人员进行监察，检察人员需要对检测人员球罐表面检测的进行检查，尤其是在对工卡具处的检测，一定要确保检测的时机是准确的，检测结果完全做到了百分百的，同时也要加强对检测人员的培训，对检测人员的责任心和工作能力进行严格的考核，确保每名检测人员都能具备相应的工作资格，尤其是在偷工减料和投机取巧的行为上，严厉杜绝。

3. 防范意识

对球罐工卡具处裂纹实施修补处理时，需要工作人员具备一定的防范意识，需要在对工卡具处裂纹进行实施修补处理时严格按照GB 50094-1998《球形储罐施工及验收规范》进行操作，焊工在进行焊接前，要对球壳进行预热，并将工卡具的焊接熄弧和引弧的点设立在工卡具的焊道之上，此时需要注意，在非焊接处不能随意熄弧和引弧，尤其是在部位进行表面处理时，严肃杜绝出现野蛮操作的行为，对不规则凹坑补焊之前，需要对凹坑部位进行详细清理，重点是在周围10~20毫米范围内的水和油等难以清洗的杂志，需要进行打磨，直至出现光泽的金属，并且至圆滑过渡，不再出现尖角为止。焊工在进行焊接修补时，进行认真查看，一旦发现需要进行预热处理时，需要以修补处为正中心，范围控制在半径为150mm处预热，预热的温度以上限温度为准，焊接线的能量也要控制在规定的范围之内，在焊接短焊缝时，下能量也要采取上限值。除此之外，针对凹坑进行部位补焊时，需要设计对应的局部热处理措施，在焊接修补后，应第一时间开启热处理，保障母材金属与焊材可以有效的进行融合。

【结束语】

综上所述，本文通过对球罐工卡具处裂纹出现的原因进行的详细的分析，从中可以看到裂纹出现的主要原因是因为在工卡具焊接时，没有按照工艺执行，在球壳板上随意的进行熄弧和引弧，使得出现拘束应力大，从而造成裂纹的出现，另外在查出工卡具定位块时，有许多的焊工会出现大力敲击的处理方式模式的裂纹出现，还有写焊工补焊时没有进行预热使得补焊部位的质量较差，出现裂纹，针对这些问题的出现可以利用打磨消除的方式和挖补处理的方式进行，需要注意的时有些需要预热处理的焊工应做到及时预热，而且对于表面检测也需要做到百分百。

【参考文献】

[1]刘杰,李飞,贾银翠,刘程远,刘建杰.超期服役液化气球罐检验案例分析[J].中国设备工程,2018(21):98-100.

[2]万军,史红兵.一台现场组焊球罐焊接裂纹的成因分析及处理[J].特种设备安全技术,2018(04):9-10.

[3]王雷.对球罐工卡具处裂纹的原因分析[J].中国特种设备安全,2017,33(04):77-79.