天然气储气瓶组定期检验中发现裂纹的原因分析

2018-01-16高小琦李飞杰

设备管理与维修 2018年1期

高小琦，李飞杰

（西安特种设备检验检测院，陕西西安 700065）

1 设备基本情况

3 m3卧式天然气储气瓶组，产品编号12057HC，12024HB，12057HD，12024HD，规格 Φ800×6815×76（/20+8×2+10×4）mm，材料Q345R，介质精脱硫、脱水天然气（硫化氢≤10 mg/m3），设计压力27.5 MPa，工作压力＜27.5 MPa，设计温度-19℃，工作温度常温。

2 现场检验情况

3 m3卧式天然气储气瓶组（图1）2013年04月投入使用，2016年03月首次定期检验，根据TSG R7001—2013《压力容器定期检验规则》对储气瓶外表面焊缝抽查20%，检测方法为磁粉检测。

图1 3 m3卧式天然气储气瓶组

2016年3月8日在12024HB储气瓶外表面筒体环焊缝B1上发现一条7 mm横向裂纹 (记为1#)，产品编号12057HD储气瓶压力表管座角焊缝D1上发现2条10 mm的环向裂纹（记为2#，3#），见图2。根据磁痕显示判断裂纹深度较深，依据TSG R7001—2013第四章安全状况等级评定第三十八条，内外表面不允许有裂纹,立即发《特种设备检验意见通知书（2）》,并将情况及时告知使用登记机关。

3月9日院压力容器技术委员会对现场MT发现裂纹进一步分析确认并扩大检测比例，对储气瓶内、外表面进行100%MT检测。

3月10日在12057HC储气瓶外表面筒体纵缝A3上发现一条8 mm裂纹（记为4#），封头环焊缝A5上发现一条10 mm裂纹(记为5#)，见图2。根据TSG R7001—2013中第四章安全状况等级评定第三十八条，内外表面不允许有裂纹,立即发《特种设备检验意见通知书（2）》并将情况及时告知使用登记机关。

3月22日在12024HD储气瓶内表面封头环焊缝A1*裂纹（记为6#），12057HD储气瓶内表面封头环焊缝上A1*发现一条5 mm裂纹（记为7#），见图2。根据TSG R7001—2013中第四章安全状况等级评定第三十八条，内外表面不允许有裂纹,立即发《特种设备检验意见通知书（2）》并将情况及时告知使用登记机关。

3 缺陷返修

3月31日由制造单位对该卧式天然气储气瓶组发现的裂纹进行处理，我院实施监督检验。通过MT，PT确定裂纹消除后，打磨后形成凹坑在允许的范围内，否则进行补焊，补焊后通过MT，PT，UT确定补焊合格。裂纹处理情况见表1。

4 原因分析

磁粉检测完毕对环焊缝上发现的多处裂纹进行分析，得出3点结论。

（1）该压力容器为分段包扎结构（图3）。由于分段包扎结构存在深环焊缝，焊接时容易产生缺陷，另外因结构限制此环焊缝不能进行焊后热处理，环焊缝部位存在较大的应力集中，且焊接缺陷不易被检测到，缺陷易沿壁厚方向扩展导致设备存在一定安全隐患。

（2）制造多层包扎容器过程中，由于钢板本身的平面度和厚度公差以及卷板工艺等误差，在相邻两层之间不可避免存在间隙和松动面积。当层板间隙和松动面积较大时，内侧内筒和层板的表面应力较高，甚至可能到达屈服，外侧层板表面应力较低，造成应力分布不均，存在安全隐患。加气站压缩机频繁的启停使容器承受周期性载荷，因此间隙引起的高应力也会促使疲劳裂纹的产生。

（3）该压力容器的结构和工况，对由内层萌生的疲劳裂纹扩展到外层并穿透外层形成外表面裂纹起到促进作用。