容器微觀缺陷種類及消除方法

(一)容器微觀缺陷種類

壓力容器檢修過程中，常見的缺陷種類如下。

1.裂痕

裂痕是壓力容器中最危險的一種常見缺陷，是導(dǎo)致容器發(fā)生脆性

破壞的主要因素。如某石化公司油品車間共有18臺液態(tài)燒球罐，各

球罐的操作壓力為1.39-1.87MPa不等，內(nèi)部分別盛裝丙烷、戊烷、

含硫液化氣和丙烯等介質(zhì)，罐體材質(zhì)為16MnR,運行一年后罐檢查發(fā)

現(xiàn)，有11臺內(nèi)表面存在不同程度的裂痕，裂痕深度在0.5?3im之

間，部分裂痕深度超過同意的腐蝕余量(2.Omm)o裂痕形狀不規(guī)則，

寬窄不一，且尖端很鈍。裂痕存在于焊縫的熔合區(qū)到熱影響區(qū)范圍內(nèi)。

同時它還加速容器的疲憊破裂和腐蝕斷裂。壓力容器內(nèi)外部檢驗發(fā)現(xiàn)

的裂痕，按其產(chǎn)生的原因可分為：原材料裂痕、焊接裂痕、過載裂痕、

熱應(yīng)力裂痕、熱疲憊裂痕、蠕變裂痕、腐蝕裂痕、苛性脆化裂痕、氫

裂痕等。不同的裂痕產(chǎn)生的位置不同，并且具有不同的形貌。壓力容

器中腐蝕裂痕及疲憊裂痕是最常見的兩種裂痕。

2.腐蝕

腐蝕是壓力容器中較常見的一種缺陷，依據(jù)產(chǎn)生的現(xiàn)象可以分

為：均勻腐蝕、蝕坑、點蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲憊和氫損

傷等。

3.變形

依據(jù)變形產(chǎn)生的原因看，內(nèi)外檢驗中發(fā)現(xiàn)的變形有：超壓引起的

變形、超溫引起的變形及其他原因引起的變形等。變形是一種嚴(yán)重缺

陷。

4.磨損

在物料進(jìn)、出口管與容器連接處，由于流體速度的突然變化等原

因，經(jīng)常在此發(fā)現(xiàn)沖刷磨損的缺陷。在內(nèi)外檢驗過程中發(fā)現(xiàn)的磨損缺

陷有均勻磨損和局部磨損兩種。

5.滲漏

滲漏不是一種獨立的缺陷，而是容器中各種缺陷的一種“癥狀〃，

在壓力容器理，以免引起大的事故。

6.組織惡化

工作在高溫狀態(tài)下的壓力容器，常會發(fā)生長期高溫狀態(tài)下的珠光

體的球化和碳鋼的石墨化。組織惡化是金屬材料中較嚴(yán)重的一種缺

陷。

（二）缺陷的消除

1.打磨

對表面裂痕等缺陷經(jīng)嚴(yán)格檢查后，較淺的表面裂痕、腐蝕坑、表

面機(jī)械損傷等缺陷，可采納打磨方法除去，但打磨處的剩余壁厚應(yīng)滿

足強(qiáng)度要求，打磨部位圓滑過渡。打磨后需要進(jìn)行表面探傷檢查。

2.補(bǔ)焊或堆焊

焊接裂痕、未焊透等缺陷，可以將缺陷根除后進(jìn)行補(bǔ)焊；有襯里

容器，如襯里有裂痕、損傷等缺陷，可進(jìn)行補(bǔ)焊或局部改換，假設(shè)受

壓元件出現(xiàn)較大面積的局部腐蝕，剩余壁厚大于1/2壁厚時，可在

腐蝕部位進(jìn)行堆焊修復(fù)。

3.挖補(bǔ)

小型工業(yè)鍋爐，如果裂痕尺寸過大并伴有組織變化，或腐蝕、變

形嚴(yán)重，可進(jìn)行挖補(bǔ)處理，即挖除部件上包括缺陷在內(nèi)的部分鋼板，

然后用相同材料和厚度、相同形狀的鋼板焊補(bǔ)在被挖之處。挖補(bǔ)往往

帶來新的缺陷及殘余應(yīng)力，現(xiàn)已很少采納。

4.改換

鍋爐中的各種受熱面管子，換熱容器的管子假設(shè)嚴(yán)重磨損、蠕變

粗脹、脹口部位有裂痕等，應(yīng)局部或整根改換管子。高壓容器主螺栓、

主螺母局部有毛刺傷痕時，可修磨。但傷痕累計超過螺紋一圈時，則

應(yīng)改換。

缺陷的處理原則是發(fā)現(xiàn)缺陷后，應(yīng)依據(jù)在用壓力容器運行的參

數(shù)、介質(zhì)種類、工作條件和質(zhì)量狀況、缺陷性質(zhì)、缺陷所在部位和缺

陷對容器影響的嚴(yán)重程度等進(jìn)行綜合分析，得出恰當(dāng)?shù)奶幚碓砗痛?/p>

施。對在用壓力容器缺陷處理的原則如下。

(1)制定結(jié)構(gòu)缺陷處理

壓力容器的制定缺陷主要是指選材不當(dāng)、材質(zhì)不明及結(jié)構(gòu)制定不

合理。制定缺陷的處理原則如下。

①材質(zhì)問題處理如果鍋爐或壓力容器用材與原制定不符，但材質(zhì)

清楚，強(qiáng)度校核合格，經(jīng)檢驗未發(fā)現(xiàn)新生缺陷，則不影響使用；假設(shè)

使用中產(chǎn)生缺陷，并確認(rèn)是選材不當(dāng)所致，可監(jiān)護(hù)使用或判廢，如果

鍋爐或壓力容器的材質(zhì)不明，關(guān)于無法查明材料牌號的主要受壓元

件，經(jīng)檢驗未查出新生缺陷的，可按該類材料最低性能進(jìn)行強(qiáng)度校核,

合格者可持續(xù)使用；假設(shè)有缺陷或強(qiáng)度校核不合格，應(yīng)降級使用或判

廢。關(guān)于某些特別壓力容器，如低溫容器、劇毒介質(zhì)容器、高溫容器、

高壓容器，如果材質(zhì)不明或材料性能不符合制定規(guī)范或使用狀況不

良，應(yīng)停止使用或改為它用。

②結(jié)構(gòu)制定缺陷處理不合理的結(jié)構(gòu)往往難于保證焊接質(zhì)量，并使

鍋爐、壓力容器的受壓元件產(chǎn)生過高的局部應(yīng)力，從而產(chǎn)生疲憊裂痕

或?qū)е麓嘈詳嗔?。所以，關(guān)于不合理的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行必要的修復(fù)處理，

如未按規(guī)定開孔補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)做補(bǔ)強(qiáng)處理；角焊縫的凹陷應(yīng)圓滑過渡等。關(guān)

于難以修復(fù)且不能保證安全運行的，應(yīng)判廢。

制定缺陷處理口應(yīng)合計的安全技術(shù)措施，如截面變化平緩、連續(xù)

過渡、薄弱部分不疊加等不僅在制造中而且在安裝中加以實施，制造

中有關(guān)安全技術(shù)要求，如材料復(fù)驗、坡口形狀與尺寸及表面凹凸、對

接焊縫的間隙大小、對口錯邊量、對接焊縫形成的棱角、焊后變形量

等，安裝中也應(yīng)滿足。除此以外，支柱、平臺、梯子等附件的制作和

安裝都應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定要求。壓力容器安裝中還應(yīng)合計基礎(chǔ)沉降對接

管等帶來的一系列可能危及安全的問題，事前要有相應(yīng)的措施和方

案。

⑵制造缺陷的處理

壓力容器的制造缺陷主要是成型組裝缺陷和焊接缺陷。

①成型組裝缺陷。處理成型組裝缺陷主要有錯邊、棱角、筒體不

直度、橢圓度，對壓力容器安全運行影響較大的是錯邊和棱角。如果

一般的超標(biāo)可不做處理；嚴(yán)重超標(biāo)時應(yīng)做無損探傷檢查，確認(rèn)是否還

存在其他缺陷。當(dāng)確認(rèn)無其他缺陷時，通過應(yīng)力分析來做出能否持續(xù)

使用的結(jié)論。如果存在裂痕、未熔合、未焊透等缺陷，應(yīng)消除缺陷，

補(bǔ)焊修復(fù)。

組裝焊件不得月強(qiáng)力使焊件對正，否則會產(chǎn)生很大的安裝應(yīng)力，

組裝所需的焊接吊耳，拉筋板等應(yīng)采納與容器相同的或焊接性能相似

的材料，相應(yīng)的焊接工藝。吊耳和拉筋板等割除后，留下的焊疤應(yīng)打

磨平滑，現(xiàn)場組裝的焊接容器及高強(qiáng)度材料的鋼制焊接容器耐壓試驗

后，應(yīng)對焊縫總長的20%做表面探傷，假設(shè)發(fā)現(xiàn)裂痕則應(yīng)對所有焊

縫做表面探傷。

②焊接缺陷處理。低溫容器、交變載荷或頻繁間歇操作容器的焊

縫咬邊，都應(yīng)打磨消除；其他容器假設(shè)焊縫表面咬邊深度不大于

0.5mm,咬邊的連續(xù)長度不大于1(E)mm及焊縫兩側(cè)咬邊總長度不超

過該焊縫長度的10%時，可不做處理。超過上述規(guī)定則應(yīng)打磨消除Q

關(guān)于裂痕和近表面的未熔合、未焊透以及沿焊縫柱狀晶呈"八"字形

分布的氣孔等危險缺陷，均應(yīng)挖除并補(bǔ)焊，嚴(yán)重者應(yīng)判廢；氣孔、夾

渣等體積性缺陷一般可按現(xiàn)行規(guī)范放寬1?2級處理；條狀夾渣、內(nèi)

部未熔合、未焊透，也可適當(dāng)放寬，但關(guān)于低溫容器、高壓容器、劇

毒介質(zhì)容器、易燃介質(zhì)容器、承受交變載荷或頻繁間歇操作的容器，

其缺陷的放寬處理必須十分慎重。受壓元件材料不明時，可按壓力容

器同類材料的最低標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行強(qiáng)度校核。關(guān)于特別壓力容器，如低溫

容器、劇毒介質(zhì)容器、高溫容器、高壓容器等，如果材料不明或材料

性能不符合制定規(guī)范或作用狀況不良時，應(yīng)停止使用或改做它用。

(3)運行缺陷的處理

①腐蝕缺陷處理。腐蝕缺陷的處理原則是：對檢查發(fā)現(xiàn)有腐蝕缺

陷的壓力容器，應(yīng)依據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度和設(shè)備的具體使用狀況而進(jìn)行

不同的處理。具體處理方法如下。

a.關(guān)于分散的點腐蝕，假設(shè)腐蝕深度不超過壁厚(不包含腐蝕余

量)的1/5；在直徑為200mm的范圍內(nèi)，沿任一條直線上的點腐蝕長

度之和不超過40mm；且在此范圍內(nèi)，點腐蝕的總面積不超過40%2。

如果同時滿足這些條件，一般可不做處理Q

b.均勻腐蝕和局部腐蝕（包括片狀腐蝕和密集斑點腐蝕），如按

最小剩余壁厚（扣除至下一次檢驗期腐蝕量的2倍）校核強(qiáng)度合格，可

不做處理。否則，依據(jù)具體狀況降壓使用或判廢處理。

c.內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)有晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂痕等缺陷的壓力容器，一

般不宜持續(xù)使用。如果腐蝕程度稍微，則依據(jù)具體狀況，可改變原有

操作條件使用。

d.受壓元件局部腐蝕面積不超過25cm2。殘余厚度不小于原有

厚度的60%,可采納堆焊處理；局部腐蝕深坑長度不超過40mm,且

相鄰兩個腐蝕坑面之間的距離在120mm以上，任何腐蝕深度都可采納

堆焊處理。超過上述范圍的，應(yīng)進(jìn)行挖補(bǔ)修理或更新。

②裂痕缺陷處理。關(guān)于裂痕缺陷的處理，首先分析裂痕產(chǎn)生的原

因，對表面裂痕應(yīng)予以消除，關(guān)于由于結(jié)構(gòu)不合理產(chǎn)生裂痕的容器，

一般不宜持續(xù)使用，特別狀況下，可做安全評定后監(jiān)護(hù)使用。

壓力容器在定期檢驗中，發(fā)現(xiàn)有裂痕缺陷時，首先應(yīng)依據(jù)裂痕所

在的部位、尺寸、數(shù)量、分布狀況以及壓力容器的工作條件等分析裂

痕產(chǎn)生的原因，然后再依據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度確定對缺陷或?qū)Υ嬖谌毕?/p>

的鍋爐、壓力容器的處理方法。

裂痕缺陷的處理原則如下：

a.壓力容器上的焊接裂痕、過載裂痕等不伴隨組織變化的裂痕,

如果尺寸較小，不是密集性的或大面積分布的，可以進(jìn)行根除，并打

磨成平滑過渡。假設(shè)剩余的最小壁厚大于強(qiáng)度校核所需的最小壁厚加

估計使用限期內(nèi)兩倍腐蝕裕量之和，則不必補(bǔ)焊。

b.關(guān)于受壓元件上下裂痕缺陷，可進(jìn)行挖補(bǔ)。裂痕伴隨著嚴(yán)重

組織變化，如過熱裂痕、苛性脆化裂痕；裂痕尺寸過大，如出現(xiàn)于爐

膽及管板扳邊圓弧上的環(huán)向裂痕長度超過周長的25%；管板上管孔

間封閉狀