蒸压釜定期检验发现母材裂纹分析

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

对某企业蒸压釜定期检验，发现其中一台蒸压釜靠近环焊缝侧母材上有一条裂纹。该蒸压釜为II 类设备，材料为16MnR，介质为饱和水蒸气，规格Φ2850×35 200×20/24 mm；设计标准为GB 150—1998，于2008年3月制造完成，投用时间为2008年7月，上次检验日期为2014年9月。

蒸压釜设计压力1.6 MPa，实际工作压力1.5 MPa；设计温度203 ℃，实际工作温度200 ℃（图1）。

图1 蒸压釜结构

2 检验方案及现场检验情况说明

从蒸压釜操作的工艺特性，承受交变载荷、频繁间歇操作的情况来看，具备产生应力腐蚀和疲劳腐蚀两种失效模式条件，制定相应检验方案。

（1）宏观检验部分。必须严格检查以下3 点：①加强对齿合、齿根的外观检查，有无明显的磨损现象及快开门结构的连锁功能试验；②仔细检查釜的腐蚀情况，记录腐蚀程度，发现较严重程度的腐蚀，应进一步分析冷凝水成份并找出腐蚀加快的原因，帮助企业制定防腐措施；③还应特别注意釜体有无机械接触损伤。由于小车或铁索在进出料时有可能与釜底摩擦，这样产生的划痕是比较危险的，必须加以防止并消除。

（2）表面无损检测部分：①蒸压釜内表面每条对接焊缝应至少抽查该条焊缝长度的20%，重点包含纵环焊缝相交接的部位；②内表面所有角接接头100%；③釜门内表面所有焊缝100%，釜齿、齿根100%，重点是齿根过渡部分；④对宏观检查可疑部位进行表面无损检测。特别是釜体底部易腐蚀部位。

现场检验情况，依据检验方案宏观检验发现齿合、齿根有磨损现象，釜体未发现严重腐蚀，但有多处由于小车在进出料时机械接触划痕，现场已打磨消除并提醒用户在今后使用中规范操作。内表面采用磁粉检测，为提高缺陷的检出率，所有抽查部位要求打磨至露出金属光泽并施加反差增强剂。检测发现，铭牌侧起第11 个筒节内表面有一处长30 mm 深6 mm 的轴向裂纹（图2）。

3 缺陷产生原因分析

（1）根据裂纹发现位置仅距环焊缝10 mm。现场宏观检验中发现：其余环焊缝表面光滑均为埋弧自动焊，该裂纹附近环焊缝表面有明显鱼尾纹为手工电弧焊，由于该蒸压釜长35.2 m，该条环焊缝为现场组焊的合拢缝，出厂资料有记载。由于现场组焊难度较大，导致该焊缝成型差，错边量较大约3～5 mm、焊缝余高较高约3～4 mm、合拢缝两侧筒体内表面多处机械损伤（图3）。由此推断，现场组焊时有强力组装可能。

图2 轴向裂纹

图3 缺陷附近表面情况

（2）该设备完工日期为2008年3月6日，推断合拢缝应该在冬天组焊，该设备在野外露天环境下安装，环境温度较低（约0 ℃以下）。焊接记录有记载，但未有预热处理。根据JB/T 4709—2000《钢制压力容器焊接规程》中6 焊接6.2.2 可知：当焊件温度-20～0 ℃时，应当在始焊处100 mm 范围内预热到15 ℃以上。GB 150—1998《钢制压力容器》中10.3 焊接10.3.1.3 可知：当焊件温度低于0 ℃时，应在始焊处100 mm 范围内预热到15 ℃左右。

所以，由于存在强力组对应力、错边过高存在应力、现场焊接该条合拢缝时未进行预热再者焊接完没有进行热处理（消除应力），从而导致应力集中使靠近焊缝母材侧产生微小裂纹，不易被发现。

（3）蒸压釜作为建材等行业生产中的关键设备，据企业负责人了解，2008年至2018年鼎盛时期产品供不应求。如此设备使用频次非常高，频繁启停升压升温、降压降温，使该设备长期处于循环应力条件下，由于微小裂纹的存在，裂纹得以扩展，如此循环反复，裂纹不断延伸。

4 处理情况

缺陷打磨消除后形成长65 mm、宽30 mm、深6 mm 的凹坑，凹坑评定不合格故进行补焊（图4）。补焊后经磁粉检测、超声直探头检测均未发现缺陷。

5 结束语

随着建筑行业的复苏，杜绝蒸压釜的带病运行，在蒸压釜定期检验中，应做好：

（1）与企业生产管理人员的勾通交流，提高他们的安全意识和管理水平，严禁物料车架或管桩等与釜体接触造成内壁损伤。

图4 裂纹消除后补焊

（2）对快开门安全联锁装置应重点检查，应进行模拟功能试验。

（3）根据蒸压釜失效模式，加强内表面的磁粉检测，检查部位应选择釜体中心线以下的纵环焊缝，特别是底部冷凝水聚积的焊缝。

（4）对焊缝成形不良、补焊部位应重点抽查。蒸压釜检验周期一般不宜超过3年，特别是超年限使用的蒸压釜，应建议报废。