贮氨器筒体裂纹与检验方法分析

杨庆瑞

摘  要：贮氨器在长期使用中，由于压力较大，作业环境较差，可能受到客观因素影响出现贮氨器筒体泄漏事故。而出现此类问题，通常是由于贮氨器筒体裂纹导致，威胁到人员的生命财产安全。故此，需要相关人员充分检验贮氨器筒体裂纹情况，选择合理的检验方法，确保贮氨器正常使用。该文就贮氨器筒体裂缝产生原因展开分析，根据实际情况选择合适有效的检验方法予以实践。

关键词：贮氨器  筒体  裂纹  检验方法

中图分类号：TQ113    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）07（b）-0055-02

在科学技术发展下，大量新技术和新工艺涌现，促使社会生产力水平大大提升。在氨制冷系统中，贮氨器用于冷凝器的高压氨液存储，可以改善制冷蒸发器供液和回气量失衡问题，但是，贮氨器在长期使用中，受到压力和温度等因素影响会出现裂纹，影响到氨制冷系统安全稳定运行。所以，应该选择合理的检验方法，客观掌握贮氨器筒体裂纹情况，及时修复和完善，确保生产活动顺利展开。加强对其研究，可以为后续设备安全稳定运行奠定基础。

1  贮氨器使用概况

某厂贮氨器为2000年7月生产制造，型号为ZA3.5B，主体材质为16MnR，设计压力为2.0MPa，设计温度50℃，使用压力为1.7MPa，筒体内径为900mm，筒体厚度8.0mm。贮氨器的制造，主要材料为钢板，钢板冲压形成封头，为椭圆形封头。查阅产品质量证明书，发现A3焊缝制造期间发生多次返修，在返修后使用X射线检测结果符合质量要求，却并未出具焊后热处理报告。

2  贮氨器筒体缺陷检验

在貯氨器使用期间，发现有不同程度上的渗漏，检验发现A3焊缝周边15mm、100mm区域有穿透性裂纹，呈纵向分布。筒体表面裂纹有弧坑，伴有一定腐蚀缺陷，并无屈服问题和其他缺陷存在。通过对贮氨器筒体裂纹附近检验，A3焊缝区域有一定棱角度和错边量，符合相关规范和标准。氨为液化气体，贮氨器中的液体和气体并存，贮氨器容积大概在3.5m2范围内，充装量最大值为1.6t。经过检验，发现裂纹在气体和液体交界区域[1]。

故此，应该建立专门的容器档案，包括贮氨器的生产日期、材质和焊后热处理范围;容器宏观内部检验，分析裂纹产生原因，易于产生高应力的区域，如焊缝返修处、封头与筒体之间的过渡区域;焊缝处理中，采用合适的措施来降低焊接残余应力，消除周边的残余应力，冷压封头需要经过充分热处理;降低屈服强度;充分保温处理，在低温环境下存储，可以大大降低氧气含量;排料和检修期间，规避对周围环境的污染和破坏;充装规避空气污染，液氨中加入适量水，降低贮氨器中的氧气含量，通过实验证实，加入0.2%的水可起到缓蚀作用。

3  贮氨器筒体裂纹原因分析

贮氨器在长期使用中，容易受到高应力作用下出现腐蚀裂纹，通过检验可以发现裂纹是由于应力长期腐蚀导致。应力和腐蚀双重作用下，导致原有金属材料性质和结构发生变化，产生大小不一的裂纹[2]。此类裂纹的产生，主要是由于拉应力和电化学腐蚀作用导致，脱离这两个条件，则不会出现裂纹。就贮氨器筒体裂纹产生原因来看，从以下两方面着手分析。

3.1 裂纹应力分析

通常情况下，贮氨器在正常使用下，环境温度在-33℃以上，容器承受的内压力较大，而氨属于液化气体，伴随环境温度升高蒸汽压力逐渐升高。筒体上一次薄膜应力分布，受到周向膜应力作用较大，出现较大的拉应力，通过应力计算，判断裂纹并非是屈服导致;裂纹长期分布在焊缝热影响区域，A3焊缝可能在制造期间多次返修后，未能及时进行焊后热处理，焊缝和热影响区周边区域伴有一定的残余应力;A3焊缝存在相应的几何缺陷，即便缺陷在标准范围内，但局部应力仍然较高;金属表面有一定的弧坑，可能打磨圆滑过渡，则成为应力腐蚀裂纹形成的源头区域，将会聚集更多的腐蚀物[3]。

3.2 腐蚀条件

贮氨器筒体裂纹的腐蚀条件，对16MnR钢产生轻度腐蚀，腐蚀区域均匀。但是，液氨在贮氨器安装、检修和排放期间，可能加剧周围区域的空气污染，促进液氨应力腐蚀。反应过程中会产生一定的氨基甲酸铵物质，将会对钢板材质产生一定腐蚀作用，气体和液体交界区域形成裂纹，并且有大量的腐蚀物聚集，主要物质为氨基甲酸铵，对于钢材表面钝化膜产生腐蚀作用，进而加剧滑移台阶处裂纹出现，是贮氨器泄漏事故的主要原因[4]。

4  贮氨器筒体检验方法和改进措施

对于贮氨器筒体的裂纹，应该结合实际情况选择合理的检验方法和改进措施，以便于最大程度上降低液氨对贮氨器的应力腐蚀，规避泄漏事故发生。具体从以下几点着手改进。

（1）选择合适的材料。结合具体情况选择合适的材料，材料强度越高，应力腐蚀可能性越大，同时考虑应力大小、杂质含量、操作速度等因素。为了规避应力腐蚀问题出现，综合考量残余应力、操作压力和安全性情况，尽可能选择强度低的钢材。对容器内表面宏观检验，尤其是焊缝、封头与筒体之间的过渡区、焊缝返修处等应力较高的区域，重点检查和分析。

（2）焊接工艺和筒体结构经过验证。在贮氨器筒体裂纹检验中，应该保证结构合理，避免焊缝过多、焊缝不对称和应力过于集中。制造过程中，避免强力组焊，避免错边和咬边等缺陷存在，同时介质接触面要光滑平整。容器制造后，及时退火热处理来消除残余应力，并且充分发挥焊后热处理工艺优势，降低制造期间产生的残余应力。

（3）贮氨器使用前需要充分清理干净内部空气，充装与排料期间，采用合适的措施来规避空气混入其中，降低贮氨器中的氧气含量。如，选择抽气方式来清除贮氨器中的空气，消除空气污染，规避应力腐蚀产生裂纹。

（4）结合相关规定，对新的贮氨器进行周期性内部检验，重点检验液气交界区域、T型接头和引收弧等区域;可以选择超声波检测方式，检验焊缝情况，条件允许情况下实现焊缝的全面磁粉检测。对裂纹进行综合评估，提出合理的处理意见，改善检验方法。如果是浅裂纹，通过打磨方式来消除应力腐蚀，但是需要保证打磨工艺的完善和创新;如果是深裂纹，则充分打磨消除裂纹后再补焊。需要注意的是，补焊前应该进行预热加温处理，避免焊接区域硬化，然后进行无损检测复查，完全消除应力腐蚀缺陷。

（5）相关工作人员应该经过专业培训和考核，掌握液氨使用管理知识和应急处理技巧，经过专业培训后方可上岗，严格遵循操作要求开展各项工作，最大程度上规避贮氨器筒体裂纹出现几率，确保制冷系统安全稳定运行。

5  结语

综上所述，贮氨器筒体裂纹产生的原因较为多样，应当根据实际情况选择合适有效的检验方法，充分了解裂纹的产生原因和周边应力情况，以便于寻求合适的措施及时处理。通常情况下，可以采用打磨消除裂纹方式，打磨后形成的凹坑在允许范围内，不影响定级，否则应补焊，补焊完水压试验合格后方可投入使用，为后续生产安全提供保障。

参考文献

[1] 熊从贵，胡家扬，林通.氨制冷压力容器封头直边开裂原因分析[J].压力容器，2019，36（2）：65-71.

[2] 李妍.贮氨器发生氨泄漏事故原因分析[J].科技资讯，2015，13（13）：88-89.

[3] 潘俊智，李文艳，郭淑娴.贮氨器筒体裂纹的原因分析[J].企业标准化，2018，11（9）：26.

[4] 信世超.贮氨器筒体裂纹的检验与原因分析[J].辽阳石油化工高等专科学校学报，2016，23（3）：24-26.