低温球罐焊接缺陷原因分析及预防措施.pdf

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1、E鱼垦工!尘!!虹工程技术贺文秀中海石油炼化有限责任公司广东惠州516000摘要球罐用低温高强钢被广泛地应用于石油化工等行业，由于其在低温高压等恶劣环境下工作，要求具有较高的抗拉和抗冲击强度的要求，特别是对高强钢的焊接性要求非常严格，因此，保证避免焊接裂纹和焊接接头获得足够的冲击韧度至关重要，本文以中海石油炼化惠州炼化二期项目低温球罐施工为例，主要针对07MnNiMoDR高强钢厚板球罐的焊接，阐述高强钢低温球罐在焊接施工过程中可能会产生的焊接裂纹和焊接应力进行分析以及在施工管理中应采取的预防措施。关键词低温球罐焊接裂纹预热消氢中

2、图分类号TE821文献标识码B文章编号1672—9323(2016)02—0048—05经过国内设计单位和制造厂家的共同努力，近年来已实现了低温球罐制造的国产化，并在设计、制造中大量使用国产材料(钢板、焊材等)，其中07MnNiMoDR就是典型的大型低温球罐用调制高强钢板，这种钢是在日本JFE—HITE610U2L钢板的基础上发展起来的、具有中国自主知识产权的钢种，它是在低碳基础上通过加入微量合金元素，采用TMCP工艺获得强度高、低韧性的低碳贝氏体组织，已经广泛应用于国内石油化工行业压力容器的制造。但由于工作环境处于低温、高压特

3、殊性状况，如果在球罐组装和焊接过程中采用工艺不当，很容易在焊接接头区域形成焊接裂纹和焊接应力，在使用过程中，裂纹会扩大，甚至使结构突然断裂，直接威胁人的生命安全。因此，深入探讨可能产生这种缺陷的原因和采取具体的预防措施是一项非常重要的任务。1项目低温球罐简介中海石油惠州炼化二期项目共建设63台球罐，其中低温球罐共25台，介质为乙烯和丙烯，容积均为2000m3，设计结构形式为混合三带十柱。球壳板均选用07MnNiMoDR调制高强钢板。具体技术参数见表l。表1低温球罐的技术参数设计压力设计温度工作压力项目容器类别窖积／m3介质／MP

4、a，1c／≈静a参数⋯类2．0-451．652000乙烯07MnNiMoDR钢板的化学成分要求和复验结果见表2，力学性能要求和复验结果见表3。表3力学性能要求冲击功值项目抗拉强度／Idra屈服强度／fdPa伸长率／A％(一∞℃)／J标准值610～730≥490≥17≥70复验值6785472286从保证焊缝性能匹配、化学成分相近的原则出发，除焊接工艺性能和低温韧性满足要求外，还要求焊材具有足够的抗冷裂纹敏感性和抗气孔性。通过对焊条(抽样)化学成分的对比，兼顾成本经济及以往项目使用的经验考虑，惠州炼化二期项目选用了京雷焊条(GER

5、—N27M)和日本神户(LB一65L)，具体化学成分及焊条熔敷金属扩散氢含量见表4。由以上可以看出，GER—N27M与LB一65L成分相近，均为名义成分2．5％Ni的低温钢类型焊条，其在2．5％Ni的基础上，表2化学成分(质量分数％)元素CS；tanPSCuNicrMoVBPcm标准值≤o09o．15～o．4012～160≤0．012《0．005《0．250．35～0．60《0．300．10～o．30《o．060．0020《o．21}复验值O．∞0．161．40．∞780．00030．010．鞠0．020．210．0430．00

6、040．183448l石油化工建设2016．02表4焊条化学成分及扩散氢含量E鱼￡工塑世业工程技术成分CSi№PSM№州技术要求≤O．1≤0．8O．6～12≤0．015≤O．012．0～2．750．05～0．30≤5．0(ml／1009)I．B-65LO．∞10．40．97O．O∞0．0022．560．133．0GER-N27M0．0760．211．040．010．0042．550．232．88表5焊条熔敷金属力学性能率击功值项目抗拉强度／taP-,屈服强度／MPa伸长率／A％C-SO'c)／J标准值610～740≥490≥20

7、≥42LB．螂L6”517ZO85GER—N27M6325492586通过添加微量元素来改善性能。熔敷金属可满足一50℃性能要求，焊接接头的低温冲击力学性能在一50U时各焊接位置均可保证稳定在80J左右，均能满足设计技术要求。2焊接产生裂纹的原因分析2．107MnNiMoDR高强钢淬硬倾向及焊接性能分析由于本项目采用07MnNiMoDR高强钢且板厚是40mm，对钢板的屈服强度要求大于490MPa，抗拉强度大于610MPa，因此，必须重视钢板的淬硬倾向和焊接性能，它的淬硬倾向主要决定于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件等。化学成分

8、对冷裂纹的敏感性影响实质上就是对钢淬硬倾向的影响，一般用冷裂纹系数Pcm表示，也就是钢种的碳当量(CE)越高、淬硬倾向越大，越易产生裂纹，碳当量越低，焊接性能越好，一般CE≤0．35％，焊接性能良好ICEt>0．4～0．5％，焊接就较困难。冷裂纹系数Pcm和碳当