关于地下污油罐设备热处理事故的分析

2013-10-15王拥军

化工装备技术 2013年4期

关键词：岩棉油罐筒体

王拥军

（淄博佳能石化机械制造有限公司)

陈永志

（青岛金海晟环保设备有限公司）

本文对某地下污油罐设备的热处理事故原因进行了分析，并改进了热处理工艺，使设备热处理后焊接接头硬度值满足图纸的设计要求。

1 地下污油罐设备参数

压力容器的焊后消除应力热处理是其制造过程中的一个关键步骤，也是改善焊接接头质量的重要措施。焊后热处理的目的是改善母材和焊接接头的性能，消除焊接残余应力，降低热影响区的硬度，防止延迟裂纹的产生。

某公司生产的化工压力容器地下污油罐，为Ⅱ类卧式容器。该设备规格覫1600 mm×12 mm×3000 mm，介质为污油，材质为Q245R正火板，设备内部有伴热盘管，筒体上部人孔筒节和接管的高度均为1500 mm，下部为鞍式支座。该罐设计上要求焊后进行整体消除应力热处理。图1所示为该污油罐的结构。

图1 污油罐结构

该公司采用容器内部电阻丝加热带加热、热电偶测温、温控仪控温，容器外部保温岩棉保温的炉外整体热处理工艺。该方法适用于设备内件较少的容器，在不具备热处理炉的情况下这一方法不失为较好的选择。热处理工艺具体如下：检查确认各仪表工作正常后，开始送电。控制升温速度，在升温至400℃后，加热区升温速度不得高于200℃/h，且最低不得低于55℃/h。焊件升温期间，加热区温差不得超过120℃。保温温度600～640℃，保温时间不少于30 min。保温期间加热区最高与最低温度差不得大于80℃。保温达到规定时间后，断电降温，同时确保在温度高于400℃时，降温速度不得大于260℃/h，也不得小于55℃/h。打开保温岩棉时温度不得高于400℃，然后在静止的空气中继续冷却至常温。

2 事故原因

该污油罐经过热处理后，发现筒体的外表面出现严重的整体内凹变形，因而造成了筒体失效报废的事故。通过核查自动记录的热处理温度曲线图（见图2）可知，热处理的升温加热和冷却降温速度均符合热处理工艺要求。那么，究竟是何种原因造成了事故呢？通过对现场情况的分析，可将事故的原因归结如下。

图2 热处理温度曲线图

（1）该设备发生的热处理变形为蠕变变形，促使蠕变变形发生的原因主要有两点：一是较高的温度，二是一定的应力。钢板在热处理时加热到一定温度后会发生金属晶粒松弛。由于该设备在热处理时卧式放置，且直接放置于地面，虽然有保温岩棉保温，但下部无支撑件，设备在受热释放应力时其与地面接触部分受到作用力约束，从而导致塑性变形，造成设备热处理失效的事故。

（2）热处理时为冬季，环境温度较低（约为-10℃），设备仅仅依靠保温岩棉保温，其与地面接触部分由于内外温差较大形成温差应力，这也是筒体变形的原因之一。

（3）通常，消除应力热处理的温度应处于钢板的下转变温度以下，金属表面氧化层应呈现砖红色，但实际情况是设备外部局部出现黑色氧化皮。经分析认为，该设备存在加热不均匀的情况，其热电偶的设置为两端封头各一个，上部筒体上一个，这样就造成测定温度与实际温度有较大误差的情况，从而导致设备下部发生局部过热，引起设备下部局部变形。

（4）该设备壁厚只有12 mm，虽然热处理温度在工艺要求的范围内，但热处理保温时间略长（图2的热处理温度曲线图显示为80 min），比NB/T 47015—2011《压力容器焊接规程》标准要求的时间长约50 min。热处理时间过长，热处理温度过高，不但消耗大量的能量，还会对金属组织带来不利的影响，因此GB 150.1～150.4—2011《压力容器》和NB/T 47015—2011《压力容器焊接规程》以及TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》标准和规范都对焊后热处理的温度和时间做出了详细的规定。