某化工有限公司在生產混合甲苯產品的裝置中．對1臺2006年投入使用的二段加氫不銹鋼反應釜首次進行全面檢驗，在人孔接管堆焊層經滲透檢測發現有多條環向裂紋。裂紋宏觀形貌如圖1所示。

該容器直徑1200mm，母材壁厚：基材40mm，復合板3mm，總長：10415mm，容積8．31m³，設計壓力6．6MPa，工作壓力6．0MPa，設計溫度370℃，工作溫度350℃。使用介質：ψ(H₂)>90％，(300一1000)×10^-6的硫化氫氣體及碳九(jiu)混合(he)物。容器材(cai)質(zhi)：基材(cai)為(wei)(wei)15CrMoR鋼(gang)，復合(he)層(ceng)材(cai)質(zhi)為(wei)(wei)0Cr18NiOTi，堆(dui)焊層(ceng)材(cai)質(zhi)為(wei)(wei)321不銹(xiu)鋼(gang)，人孔(kong)接管材(cai)質(zhi)為(wei)(wei)15CrM0Ⅲ鋼(gang)，內壁堆(dui)焊層(ceng)材(cai)質(zhi)為(wei)(wei)321不銹(xiu)鋼(gang)。

1使用狀況和(he)檢驗(yan)結果

該容器使用中，釜內碳九混合物先升溫至135℃，隨至升壓到<2．4MPa，再逐步加入氫氣反應后產生硫化氫氣體，通過逐步升溫升壓到工作溫度和工作壓力，反應結束后，先降壓到<2．4MPa，再降溫至135℃，隨后先降壓后降溫。不銹鋼反應釜在停止期間，為防止氯離子和聯多硫酸(H₂S)對(dui)釜內(nei)(nei)奧(ao)氏體不銹鋼的應力腐蝕．必須(xu)對(dui)釜內(nei)(nei)表(biao)面進行中和清洗。在催化劑(ji)泄出后(hou)，容(rong)器(qi)壁溫度下降至介質(zhi)露點溫度130℃時(shi)的時(shi)間不很過8h，及時(shi)對(dui)不銹鋼反應釜內(nei)(nei)壁清洗。先用(yong)中和液浸(jin)泡4h以上．然后(hou)用(yong)中和液噴淋(lin)加(jia)涂刷容(rong)器(qi)內(nei)(nei)壁。

2008年(nian)7月(yue)第1次(ci)開罐(guan)檢(jian)驗(yan)(yan)．進行(xing)了原始資料審查、測(ce)(ce)厚等(deng)(deng)常規檢(jian)驗(yan)(yan)，著重(zhong)對(dui)(dui)設備(bei)制造過程中焊(han)縫原有(you)缺(que)陷(xian)(xian)部位(wei)和返(fan)修部位(wei)的(de)射(she)線(xian)復查，堆焊(han)層(ceng)進行(xing)100％滲透檢(jian)測(ce)(ce)，對(dui)(dui)首次(ci)檢(jian)驗(yan)(yan)發現(xian)產生缺(que)陷(xian)(xian)的(de)部位(wei)進行(xing)很聲波定(ding)量定(ding)性檢(jian)測(ce)(ce)。對(dui)(dui)缺(que)陷(xian)(xian)部位(wei)進行(xing)返(fan)修和重(zhong)新檢(jian)測(ce)(ce)及耐壓試驗(yan)(yan)、氣密(mi)性試驗(yan)(yan)等(deng)(deng)。根(gen)據《壓力容(rong)器(qi)定(ding)期檢(jian)驗(yan)(yan)規則(ze)》作出檢(jian)驗(yan)(yan)結論。

2裂(lie)紋成因分析及(ji)處理

經上述手段檢(jian)驗發現(xian)，裂紋產生在(zai)人(ren)孔接(jie)管(guan)的(de)堆焊(han)層，經很聲(sheng)波檢(jian)測進一步確定，裂紋深度未達到基材，缺(que)陷存在(zai)于人(ren)孔接(jie)管(guan)堆焊(han)層。

(1)焊接因素的影響復合鋼板及堆焊層涉及2種不同的金屬材料和金相組織．焊接過程中其化學成分和金相組織變化較為復雜．基層材料合金元素含量較低，屬低合金中溫抗氫鋼。該鋼材焊接裂紋敏感指數P_cm在(zai)(zai)0．43％左右，在(zai)(zai)板厚較大情況(kuang)下，會產生較大拘束應(ying)力，焊(han)接時易(yi)產生冷裂紋。堆焊(han)層材料321不銹鋼(gang)合(he)金元素(su)含量較高(gao)．若(ruo)焊(han)接材料和焊(han)接工藝的(de)選擇不合(he)適(shi)，焊(han)接堆焊(han)層時。基層材料對整個(ge)焊(han)接金屬(shu)的(de)合(he)金材料具有稀釋作(zuo)用(yong)。使焊(han)縫中(zhong)的(de)奧(ao)氏體形(xing)成(cheng)元素(su)含量不足(zu)。結(jie)果焊(han)縫中(zhong)可能出現硬脆的(de)馬氏體組(zu)織，容易(yi)在(zai)(zai)堆焊(han)層產生裂紋。

(2)焊(han)(han)(han)后熱(re)處(chu)(chu)理(li)因素的(de)(de)影響焊(han)(han)(han)后熱(re)處(chu)(chu)理(li)是(shi)(shi)消除或(huo)降低焊(han)(han)(han)接應(ying)力，有(you)利于焊(han)(han)(han)縫(feng)中擴散(san)氫的(de)(de)逸出，改(gai)善焊(han)(han)(han)縫(feng)和(he)焊(han)(han)(han)接熱(re)影響區(qu)的(de)(de)組織性能(neng)。同時也能(neng)適(shi)當地(di)改(gai)善馬(ma)氏體(ti)硬化、脆化組織。徹底減小裂紋產生的(de)(de)傾向。因容器體(ti)積長為10415mm，體(ti)積較大，熱(re)處(chu)(chu)理(li)爐內溫度不是(shi)(shi)十分恒定，測溫點有(you)限(xian)(6個)，爐門附近和(he)爐膛中央(yang)溫度有(you)一(yi)定差(cha)距(ju)，熱(re)處(chu)(chu)理(li)效果不理(li)想。

(3)介質對容器壁的影響氫氣和微量的硫化氫在此工作壓力和工作溫度時不會對復合層OCr18Ni10Ti和基層材質15CrMOR產生氫腐蝕。綜上分析可知，該裂紋是因堆焊而產生的。堆焊層間溫度控制不穩定．合金元素的流失產生硬脆的馬氏體組織，焊后熱處理溫度不均勻是裂紋生成的主要因素。加氫不銹鋼反應釜消除缺陷的工作是重中之重，制造廠提出回廠全面返修，徹底消除隱患。用戶認為不能耽誤生產工期，由于裂紋產生的原因和裂紋并未對基材造成破壞。采取了在人孔焊接管內加0Cr18Ni10Ti的4mm套管，如圖2所示。

焊(han)(han)接時，需(xu)焊(han)(han)前預熱到100℃，采用焊(han)(han)材321焊(han)(han)絲，氬氣(qi)保護，小電(dian)流(liu)多焊(han)(han)道(dao)，以(yi)減小應力集中(zhong)。焊(han)(han)后熱處理(li)為(625±20)℃，保溫時間>2h，套管(guan)(guan)(guan)和人孔(kong)(kong)接管(guan)(guan)(guan)的焊(han)(han)接為及時排(pai)出夾層(ceng)中(zhong)的氣(qi)體，需(xu)在人孔(kong)(kong)接管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)壁(bi)上鉆1個孔(kong)(kong)徑為10mm的排(pai)氣(qi)孔(kong)(kong)，在不銹鋼反應釜首次(ci)加熱后及時調(diao)節(jie)螺栓，排(pai)放套管(guan)(guan)(guan)和人孔(kong)(kong)壁(bi)中(zhong)的余氣(qi)，避免套管(guan)(guan)(guan)鼓(gu)包(bao)的現(xian)象發生。

采用上述方(fang)案返修后，經全面(mian)檢驗(yan)未發現新(xin)缺陷的產生(sheng)，原有缺陷在很聲波檢驗(yan)中未發現有擴展延伸的現象(xiang)。

3結論和探討

在(zai)加(jia)氫(qing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)反應釜的設計、制造(zao)過(guo)程(cheng)(cheng)中，必須根據容器(qi)使(shi)用的工藝參數才能(neng)準確地(di)(di)計算(suan)出(chu)焊(han)(han)(han)接裂紋敏(min)感指數，在(zai)母材厚度較大時(shi)，為減(jian)小拘束應力，應計算(suan)出(chu)焊(han)(han)(han)前預熱(re)(re)溫(wen)度，有效(xiao)地(di)(di)提高焊(han)(han)(han)接質量(liang)。焊(han)(han)(han)后熱(re)(re)處(chu)理(li)也應有效(xiao)地(di)(di)計算(suan)出(chu)熱(re)(re)處(chu)理(li)溫(wen)度和(he)保(bao)溫(wen)時(shi)間．提高焊(han)(han)(han)后熱(re)(re)處(chu)理(li)效(xiao)果(guo)。加(jia)氫(qing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)反應釜堆焊(han)(han)(han)層在(zai)焊(han)(han)(han)接過(guo)程(cheng)(cheng)中要(yao)避(bi)免合金元素的稀釋(shi)，以確保(bao)堆焊(han)(han)(han)層為奧(ao)氏體組織。