液化石油气球罐无损检测及裂纹处理

王 瑛 陈 娟（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450016）



液化石油气球罐无损检测及裂纹处理

王 瑛 陈 娟
（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450016）

摘 要：液化石油气球罐（Liquefied petroleum gas spherical tank）作为一种比较特殊的压力容器，在液化石油行业中起到了举足轻重的作用。只有定期对液化石油气球罐进行检查，才能够及时发现潜在的问题。笔者将根据相关工作经验，就液化石油气球罐的相关检验过程中出现的相关问题以及裂纹出现的具体原因等进行研究分析，以此提出针对性的解决措施，以期能够有效保证液化石油气球罐的使用寿命以及安全。

关键词：液化石油气球罐；无损检测；裂纹处理

液化石油气球罐作为工业石油化工生产中重要的储存容器，其本身的特殊性在该领域中发挥了重要的作用以及价值。根据相关研究资料结果显示，近年来，含硫量较高的进口原油加工量呈逐年增长的趋势，而我国原油加工的机器设备不够先进，导致液化石油气球罐时有发生裂纹情况。经过相关检验证明，液化石油气球罐很少发生破坏较为严重的情况，90.5%左右均是因为裂纹而引起的一定程度的破坏。因此，为了有效解决上述问题，笔者将对其发生裂纹的基本原因以及无损检测过程进行分析，并提出针对性的解决方法，以保证液化石油气球罐能够安全高效的运行。

一、检验过程

某石化公司在2 0 1 2年组焊一台2000m³的液化石油气球罐，在2013年开始使用。根据我国法律规定，每隔3年时间就要开始检测，因此在2015年发现这台2000m³的液化石油气球罐有101处出现了裂纹，最长的裂纹达到742mm，最短为11.2mm，其深度最大为8.5mm，最小为0.99mm。另外，此台2000m³液化石油气球罐的设计压力为2.55MPa，结构形式为球罐内径16MnR，设计温度为55℃，盛装介质为丙烯。

二、检验问题

1 宏观结果

这台2000m³的液化石油气球罐错边情况下最大值为1.60mm，环焊缝为2.60mm，棱角度≤4.6mm，纵缝棱角度≤4.9mm，焊缝高≥2.6mm。液化石油气球罐出现一定程度的硫化氢腐蚀情况，其他基本参数以及液位计等附件均可通过合格检查。

2 壁厚情况

壁厚的最小值为47.7mm，最大值为86.5mm。

3 磁粉结果

取1/6的液化石油气球罐外表进行焊缝以及对接处理，与此同时以多角度、全方位地进行焊缝，并且进行磁粉检测，液化石油气球罐的表面最多出现了101处裂纹，主要存在于赤道下的熔合处。

4 超声波检测

运用超声波检测液化石油气球罐的表面裂纹，其中有22个位置的缺陷超出我国规定的标准范围，其主要表现是裂纹（其长度在11.2mm～742mm，其深度在0.99mm～8.5mm），次要表现为气孔。上述2个方面的缺陷均在我国规定的相关参考标准范围之内，因此属于制造存在的缺陷问题，可以不用进行处理。

5 硬度测定

赤道带以上或者赤道带以下的相关区域普遍存在硬度值比较高的问题，主要特征表现在裂纹处，最大的硬度值达到HB251，最小的硬度值达到HB241。

三、成因分析

根据液化石油气球罐的相关检测结果以及对其进行综合处理分析等不难发现，液化石油气球罐出现裂纹的主要原因表现在以下3个方面：其一，由于液化石油气球罐的裂纹主要出现的位置在赤道带周围（尤其是在赤道熔合处以及赤道熔合下方位置，另外还有部分裂纹出现在赤道带上方位置，并且成棱形角度），裂纹的形状均为细长条；其二，查阅相关研究资料不难发现，在距离检测过程中需要1.5个月左右的时间，因此只能在一定时间之后进行相应的处理；其三，液化石油气球罐在焊接的过程中出现部分区域过硬的问题，相对于裂纹检测来说其硬度值过高，主要原因是因为在安装的过程中没有进行热处理，因此就没有达到预期的效果。从上述三个方面的主要原因来看，硬度过高会导致液化石油气球罐的韧性受到一定程度的影响，那么一旦韧性降低受冷之后也会出现裂纹的情况；除此之外，在硫化氢的腐蚀下也会发生裂纹情况，另外由于在安装的过程中出现的压力较大导致不能够全部释放压力，所以最终出现了裂纹的情况。裂纹产生的主要原因也可能与液化石油气球罐在安装过程中的应力因素有关，在预热处理时速度不够也会发生裂纹扩展的情况。

四、处理缺陷因素

裂纹是一种非常危险的相关缺陷因素，一方面，因为硫化氢应力腐蚀等因素综合作用造成裂纹的情况出现；另一方面，从断裂力学的角度来看，能够允许液化石油气球罐存在一定尺寸的裂纹，但是在安装过程中应该尽量避免裂纹出现。从操作手法来看，处理裂纹的首选方法是将其打磨并且有效消除。但是，打磨之后会出现凹坑的状况，出现凹坑之后会在一定程度上改变液化石油气球罐的原本应力情况，所以从上述角度来看，无法采取原来的计算方法进行相关处理。一旦经过打磨工作后，其原有的凹坑数值在规定范围之内便可以不用再进行补焊工作，因此也不会产生相关定级影响。

1 凹坑无需补焊

在打磨之后液化石油气球罐表面的裂纹会形成一定的深度，如果该深度在标准范围之内就必然会产生凹坑，此时的凹坑如果对定级没有任何影响，且液化石油气球罐表面上的裂纹都符合相关要求，那么其凹坑无需补焊。另外，按照矩形短轴以及长轴的相关规定，液化石油气球罐的裂纹深度分别为1A（mm）/1B（mm）/1C（mm），在此基础上计算相关参数数值，如果参数数值在0.11计算范围内，那么该凹坑无需补焊。

2 凹坑需要补焊

凹坑需要补焊的情况分为以下两种：

（1）在打磨之后液化石油气球罐表面的裂纹会形成一定的深度，如果该深度在标准范围之内就必然会产生凹坑，此时的凹坑如果对定级有一定程度的影响，且液化石油气球罐表面上的裂纹都不符合相关要求，则需要补焊。

（2）按照矩形短轴以及长轴的相关规定，液化石油气球罐的裂纹深度分别为1A（mm）/1B（mm）/1C（mm），在此基础上计算相关参数数值，如果参数数值不在0.11计算范围内，那么该凹坑需要补焊。

3 参数计算与分析

参数计算的主要条件包括以下几个方面：其一，需要保证凹坑足够平滑，其表面的过渡较为缓和，并且在凹坑周围不存在任何其他方面的缺陷；其二，最好不要受到外来的压力以及负荷等；其三，材料的相关选择需要符合我国规定的相关范围，杜绝出现劣质材料；其四，需要保证凹坑周围没有任何尖锐性的棱角，并且不会处于几何范围之内；其五，液化石油气球罐的薄壁数值在0.17以内；其六，液化石油气球罐的深度≤11.5mm，其厚度≥2.5mm；其七，液化石油气球罐的凹坑半长在1.38（RT）1/2之内。

4 缺陷修补

主要缺陷修补措施主要有以下几个方面：其一，在修补相关缺陷之前，需要针对性地配置修补方案，并且通过相关单位人员设计来统一规划相关修补机器设备。除此之外，还需要具有丰富经验的工作人员进行相应的施工处理；其二，在打磨好凹坑之前需要彻底清除裂纹底，并且同时开始磁粉检测工作，一旦出现裂纹底未完全清楚问题时需要彻底清除；其三，一旦裂纹的隐藏过深则需要准确定位裂纹的具体位置，继而开始打磨；其四，如果出现凹坑需要补焊工作时，则要对其进行提前预热，防止冷却速度过慢而导致硬度值过高的问题出现；其五，根据相关研究规定严格对修补后的液化石油气球罐进行耐压试验，并且最终保证受压元件能够在补焊过程中小于1/2的液化石油气球罐厚度的1/2。

结语

随着我国石油化工行业的迅速发展，与此同时对液化石油气球罐的需求也呈现出逐年上涨的趋势。液化石油（Liquified Petroleum，LPG）作为一种化工的基本原料以及燃料使其使用范围变得越来越广泛，除此之外，液化石油气球罐还具有以下四个方面的特点：（1）体积比较小；（2）耗费的材料比较少；（3）受力较为均匀；（4）造价比较低。在拥有上述4个方面的优点之后被诸多企业所青睐，但是液化石油气球罐也存在各种质量问题，液化石油气球罐一旦发生爆炸对人们的生命健康安全造成了极大的影响。在液化石油气球罐质量问题中，裂纹是出现最大的一个问题，也是最危险的一个问题。通过无损检测能够更加高效快速地发现裂纹问题，并且结合具体的原因进行分析处理。

参考文献

［1］王硕，田甲，张健，等. 2000m3液化石油气球罐的设计研究［J］.中国氯碱，2013，15（06）.

［2］华平，胡芳芳.基于ANSYS的液化石油气球罐的应力分析［J］.装备制造技术，2013，12（06）：123-124.

［3］杨忠平，李虎全，王敏华，等. DT22-2隔热涂料在液化石油气球罐防腐蚀技术上的应用［J］.石油和化工设备，2014，11（07）：63-65.

中图分类号：TG115

文献标识码：A