摘 要:某天然氣公司 LNG 儲罐在安裝使用５a(年)后,內(nèi)罐的底部封頭部位發(fā)生泄漏.通過 宏觀檢驗、化學成分分析、金相檢驗、力學性能試驗及斷口分析等方法對該儲罐泄漏原因進行了分 析.結(jié)果表明:封頭母材在成型過程中發(fā)生了形變誘發(fā)馬氏體相變,部分奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫凂R 氏體,組織脆化;服役時,封頭直邊段需要承受較大介質(zhì)內(nèi)壓,加之焊接殘余應(yīng)力以及充裝過程中溫 差應(yīng)力的共同作用,封頭近焊縫部位出現(xiàn)沿晶裂紋,最終導(dǎo)致開裂失效.
關(guān)鍵詞:LNG 儲罐;形變誘發(fā)馬氏體;焊接殘余應(yīng)力;溫差應(yīng)力;沿晶裂紋
中圖分類號:TE８２１ 文獻標志碼:B 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１９)０９Ｇ０６５７Ｇ０６
LNG 儲罐屬常壓、低溫大型儲罐,具有良好的 耐低溫性能和優(yōu)異的保冷性能.儲罐采用雙層壁結(jié) 構(gòu),運用封攔理念,可以很大程度上確保儲存安全. 某天然氣公司的 LNG 立式子母型儲罐(一臺母罐 內(nèi)均布１０臺子罐)在安裝使用５a(年)后發(fā)生泄漏, 現(xiàn)場對其進行滲透檢驗,發(fā)現(xiàn)有６臺內(nèi)罐的底部封 頭部位直邊段出現(xiàn)了多處裂紋.
罐體 由 上 下 直 筒 和 上 下 封 頭 ４ 部 分 組 成, LNG儲罐的容器類別為Ⅱ類;設(shè)計使用年限３０a; 容積２３６m３;工作溫度范圍在－１６２ ℃及以上;設(shè) 計工作溫度－１９６ ℃;工作壓力０．３０ MPa;設(shè)計壓 力０．４５ MPa;設(shè)計厚度:上/下直筒７．３９/７．５７mm, 上/下封頭７．３８/７．６３mm;工作介質(zhì)為液化天然氣 (LNG);主 體 材 料 為 S３０４０８(０６Cr１９Ni１０)不 銹鋼.
為查明該 LNG 儲罐泄漏的原因,筆者對最先 泄漏的儲罐 裂 紋 區(qū) 進 行 了 檢 驗 和 分 析,研 究 了 引 起底 部 封 頭 開 裂 的 原 因,并 提 出 了 相 應(yīng) 的 預(yù) 防 措施.
１ 理化檢驗
１．１ 宏觀檢驗
儲罐裂紋區(qū)的宏觀形貌如圖１所示,可見板材 表面光亮,無 明 顯 氧 化、腐 蝕 現(xiàn) 象;內(nèi) 壁 處 距 焊 縫 ２５０mm 范圍內(nèi)存在明顯的成型痕跡,成型痕跡間 距約５０mm.從焊縫宏觀形貌可以看出,罐體焊接 成型較好,但焊縫及上下兩側(cè)各１５mm 范圍內(nèi)存在 明顯的氧化、變色痕跡,說明焊接過程中的熱輸入較 大.對內(nèi)、外壁進行滲透檢測,結(jié)果顯示焊縫及筒體 母材未發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷,裂紋集中在近焊縫下封頭母 材部位;裂紋呈直線型、無分叉,數(shù)量較多且相互平 行,長度在５~４０mm 范圍內(nèi);多數(shù)裂紋穿透板片, 且內(nèi)壁裂紋長度大于外壁裂紋長度,初步判斷裂紋 起源于儲罐內(nèi)壁.
