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液氨儲氣罐裂紋事故的分析

文檔作者：陳龍文檔來源：福建省特種設備檢驗研究院電站鍋爐檢驗中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月26日
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液氨儲氣罐裂紋事故的分析
陳龍
(福建省特種設備檢驗研究院電站鍋爐檢驗中心福建福州350008、
摘要通過無損檢測、金相檢驗、硬度測試從貯罐的應力狀態(tài)、金屬材料和腐蝕介質等方面對液氨貯罐表面裂紋的形貌、
及產(chǎn)生裂紋的原因進行分析。確定該液氨球罐的裂紋為應力腐蝕裂紋。并提出防治措施。
關鍵詞應力裂紋防治措施
中圖分類號：T-Q051．3 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2014)05—102—02
1 基本情況
該罐為液氨儲氣罐，產(chǎn)品編號：2008058、Ⅲ類容器、設計
壓力2．0MPa、材質：Q345R(16MnR)、規(guī)格：中3500×20H髓、最
高工作壓力1．5MPa、設計溫度50℃、容積：81m：、介質：液氨、
制造日期：2008年3月、制造廠：江蘇某高壓容器制造有限
公司。停罐檢驗用氮氣置換過程發(fā)現(xiàn)罐底泄漏．開罐檢查發(fā)
現(xiàn)開裂處位于進氨緩沖墊板與罐體角焊縫處．延伸至筒體穿
過筒體環(huán)焊縫。墊板形狀與設計圖紙不符．設計為①250mm
圓形墊板，實際采用250mm×250lnm正方形墊板．墊板角焊
縫成型不良有夾渣、氣孔等缺陷。
2缺陷位置
以銘牌側為壽，缺陷位置見圖1．圖2．圖3．
光馘竹
，★ 方彤替扳
缺陷部位
圖1 缺陷產(chǎn)生部位示意圈
后
圖2內(nèi)表面裂紋俯視圖
3缺陷描述
3種檢測分析：從
麥l中我們可以看出
宏觀檢測裂紋的長度
最大．這是由于在開裂
中．裂紋末端部位表面
還未被撕開．故磁粉和
滲透檢測都未發(fā)現(xiàn)缺
陷磁痕。所以我們以宏
觀檢測長度為最終裂
紋長度．從裂紋形貌中
我們可以推斷出裂紋
的大致走向：主焊縫
(L1)平行于環(huán)焊縫方
向．沿墊板角焊縫擴
展，向后至A時沿IJ2
圖3現(xiàn)場裂紋圖方向向環(huán)焊縫擴展。向
前至B點時分叉(分別沿L3、k方向擴展)，L裂紋在C處分
叉出k，并最終穿過筒體環(huán)焊縫。
表1 3種檢測的裂紋長度m
對氨罐底部開裂
處裂紋尖端進行金相
檢驗．400×金相照片
如圖4所示。
金相檢驗分析：
由圖4可以看出．氨
罐基體組織由鐵素
體+珠光體及少量粒
狀貝氏體組成．組織圖4裂紋尖端400x金相照片
未見異常。裂紋整體擴展較為平直，具有典型穿晶斷裂特征。
由于容器存儲介質為液氨．液氨對罐體具有一定腐蝕
性．而且在使用過程中，儲存介質沖放較為頻繁，罐體應力變
化較大，極易產(chǎn)生應力腐蝕開裂。特別當金屬硬度較高時，對
應力腐蝕敏感性增加．裂紋主要處于焊縫區(qū)域，該區(qū)域硬度
較高。更易造成裂紋擴展。
硬度分析：焊接接頭硬度限制低合金鋼HV(10)≤245
(單個值)。該罐母材16MnR．屈服強度下限345MPa，接近標
準要求上限。缺陷處角焊縫硬度225HB，接近標準要求上限。
根據(jù)文獻資料．材料強度越高．耐氨性越差。業(yè)主委托某無損
檢測公司對該罐內(nèi)表面全部焊縫進行100％MT．結果除該處
開裂泄漏缺陷外。其他均未發(fā)現(xiàn)缺陷。充裝記錄顯示該儲罐
充裝頻繁．罐體應力變化較大，特別當金屬硬度較高時，對應
力腐蝕敏感性增加．裂紋主要處于焊縫區(qū)域．硬度檢測顯示
該區(qū)域硬度較母材高85HB，易造成裂紋擴展。
4綜合分析
根據(jù)失效部位的宏觀、無損檢測和微觀分析，可以確定
裝置貯罐為應力腐蝕開裂失效，具體分析如下：
(1)貯罐母材、焊縫及熱影響區(qū)組織基本正常，且在液氨
環(huán)境中。低合金鋼16MnR具有發(fā)生應力腐蝕傾向的敏感性。
(2)由于焊接結構引起應力集中和焊接殘余應力．同時
造成金相組織過熱粗晶區(qū)．所以熔合線是設備發(fā)生應力腐蝕
開裂的最敏感區(qū)，應該盡量避免。
作者簡介：陳龍(1987～)，男，大學本科學歷，助理工程師，現(xiàn)在福建省特種設備檢驗研究院從事檢驗工作。
徹4lNo．5I@ 萬方數(shù)據(jù)
(3)通過對裂紋形貌的分析，發(fā)現(xiàn)貯罐內(nèi)表面的裂紋，多
起源于焊縫的熔合線．為縱向裂紋，擴展中有分叉，具有典型
的應力腐蝕裂紋特征。
5液氨儲罐產(chǎn)生裂紋原因分析
液氨儲罐產(chǎn)生裂紋的原因主要是應力腐蝕．產(chǎn)生應力腐
蝕的原因主要由以下幾方面：
(1)焊接應力集中的影響。焊接應力集中是造成液氨儲
罐產(chǎn)生裂紋的主要原因。實踐證明．正方形的板塊，焊接應力
就越大，產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的傾向就越大；相反，圓形的板
塊，焊接應力就越小，產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的傾向就較小。
(2)母材厚度和強度影響．液氨儲罐母材的強度越高，產(chǎn)
生應力腐蝕裂紋的傾向就越大。從防止產(chǎn)生裂紋的角度考
慮。選用屈服強度低于220MPa的鋼材．產(chǎn)生裂紋的幾率很
低：而屈服強度高于320MPa的鋼材焊制的液氨儲罐產(chǎn)生應
力腐蝕的幾率很高。隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，液氨儲罐也
越來越大型化．越來越多的采用了高強度鋼．隨之也增加了
產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的危險性。事實證明．厚度是20咖的
Q345R鋼板的屈服強度是325MPa，很容易產(chǎn)生裂紋。
(3)應力腐蝕環(huán)境影響。液氨受到空氣中氧氣、二氧化碳
的污染時．加速了液氨儲罐的應力腐蝕．這是由于二氧化碳
與氨發(fā)生反應生成氨基甲酸銨，氨基甲酸分離出銨離子，氧、
氨離子與鐵發(fā)生反應．
(4)儲存溫度影響。儲存溫度對液氨儲罐的應力腐蝕有
明顯的影響。在5℃上儲存的液氨儲罐．發(fā)生應力腐蝕的幾
率高．其主要是液氨儲罐的應力腐蝕也是電化學腐蝕過程，
溫度的升高有助于腐蝕的進行，低溫儲存中液氨中氧含量是
不斷蒸發(fā)減少．而常溫中液氨中氧含量不會降低。
綜上分析及現(xiàn)場情況缺陷形成的主要原因為進氨緩沖
墊板與罐體角焊縫中的原有缺陷引起的液氨應力腐蝕開裂，
并在環(huán)境、溫度影響下擴展。
6防范措施及注意事項
(1)嚴格按設計要求執(zhí)行，采用同材質圓形緩沖墊板，加
強焊接質量檢查。與筒體同爐進行整體熱處理，避免應力集
中。
(2)嚴格按充裝工藝執(zhí)行，避免頻繁充裝，充裝速度過
快．減小交變應力。
(3)加強液氨品質管理避免液氨的應力腐蝕。
參考文獻
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6程光旭．等．再生器應力腐蝕及16MnR應力腐蝕性能實驗．石油化
工設備，2002(2)
(上接第99頁)
全評定，按照“合乎使用，確保安全”的原則．分別對管道做出
監(jiān)控使用、限期更換或報廢的結論。
(5)加強對氨系統(tǒng)作業(yè)人員的培訓。促使作業(yè)人員掌握
氨的特性及氨制冷管道的特點．提高其操作水平和應急救援
能力。使用單位應建立健全安全管理制度．配備安全防護裝
備和應急設施，制定應急救援預案并定期進行演練。從根本
上增強使用單位主體責任意識．提高管理水平。對氨機房的
火災報警裝置、氨氣檢測儀、溫度計、壓力控制器、液位控制
器、安全閥等應定期進行檢查，防止失效；并做好記錄和分
析，對不安全因素及時進行處理和整改。在融霜過程中，注意
熱氨進入蒸發(fā)器壓力不得過大，開啟不得過快、過大。
(6)建議推動氨制冷設備和壓力管道的維護保養(yǎng)制度，
由維保單位依規(guī)范要求負責設備的日常維護保養(yǎng)管理等工
作．從而推動氨制冷使用環(huán)節(jié)的有效管理。在條件允許的情
況下．建議使用單位對氨制冷系統(tǒng)設置噴淋系統(tǒng)及事故泄放
水池，在緊急的情況下可將氨泄放。
參考文獻
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指導意見(質檢特函(2013)6l號)
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2009(8)
I登蘭塑望I 太陽能路燈的應用
太陽能路燈是采用晶體硅太陽能電池供電，免維護閥控采用直流供電、光敏控制；具有穩(wěn)定性好、壽命長、發(fā)光效率
式密封蓄電池(膠體電池)儲存電能，超高亮LED燈具作為高，安裝維護簡便、安全性能高、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟實用等優(yōu)點。
光源，并由智能化充放電控制器控制，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)公用電可廣泛應用于城市主、次干道、小區(qū)、工廠、旅游景點、停車場
力照明的路燈。無需鋪設線纜、無需交流供電、不產(chǎn)生電費： 等場所。
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太陽能燈具
太陽能燈具的壽命比普通電力燈具的壽命要高得多， 上；太陽能專用蓄電池的壽命為38AH以下2—5a：38—150AH
如太陽能燈具的主要部件——太陽能電池組件的使用壽命的3～7a。綜合比較來看太陽能燈具節(jié)省投資的特點是相當
25年；低壓鈉燈的平均壽命18000h；低壓高效三基色節(jié)能燈明顯的。
的平均壽命6000h：超高亮LED的平均壽命大于50cIoOh以
2014lNol5．心

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