焊接裂紋是在焊接應(yīng)力及其他因素的共同作用下，材料的原子結(jié)合遭到破壞，形成新界面而產(chǎn)生的縫隙[1]。近年來(lái)，隨著機(jī)械、能源、石油化工等工業(yè)的發(fā)展，各種焊接結(jié)構(gòu)也日趨大型化、高參數(shù)化，在生產(chǎn)中，這些焊接結(jié)構(gòu)最常出現(xiàn)的、危害最大的焊接缺陷之一就是焊接裂紋。焊接裂紋種類(lèi)繁多，產(chǎn)生的原因各不相同。有些焊接裂紋會(huì)在焊后立即產(chǎn)生，有些焊接裂紋則可能在焊后一段時(shí)間才產(chǎn)生，也有些焊接裂紋是焊接結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中，在外界條件誘導(dǎo)下產(chǎn)生的，因此預(yù)防焊接裂紋的產(chǎn)生較困難[2-4]。
某公司新投入使用的儲(chǔ)氣罐使用不足1 a即發(fā)生開(kāi)裂泄漏。經(jīng)檢查，漏點(diǎn)位于筒體與進(jìn)氣接管的位置。該儲(chǔ)氣罐筒體材料為Q345R鋼，規(guī)格為2 000 mm×12 mm（外徑×壁厚），設(shè)計(jì)壓力為1.58 MPa，設(shè)計(jì)溫度為50 ℃，容積為12 m3，工作介質(zhì)為空氣、氮?dú)?、氬氣；接管材料?0鋼，規(guī)格為89 mm×6 mm（外徑×壁厚），執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 8163—2018 《輸送流體用無(wú)縫鋼管》。筆者采用一系列理化檢驗(yàn)方法對(duì)儲(chǔ)氣罐開(kāi)裂的原因進(jìn)行分析，以避免該類(lèi)問(wèn)題再次發(fā)生。
1. 理化檢驗(yàn)
1.1 宏觀觀察
將漏點(diǎn)附近的防腐漆去除，觀察儲(chǔ)氣罐外部的宏觀形貌，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知：表面裂紋沿角焊縫分別向筒體和接管側(cè)開(kāi)裂，除少量銹跡外，未見(jiàn)異常腐蝕產(chǎn)物。
沿角焊縫將裂紋完整切取，沿軸線方向觀察儲(chǔ)氣罐內(nèi)部，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知：接管內(nèi)壁可見(jiàn)兩條獨(dú)立裂紋，結(jié)合角焊縫內(nèi)、外表面裂紋特征，確定兩條裂紋已貫穿壁厚，但未交匯連接，未交匯處位于焊縫區(qū)。初步推測(cè)，裂紋起源于焊縫區(qū)，并分別向筒體和接管兩側(cè)擴(kuò)展。
在裂紋附近取角焊縫接頭進(jìn)行宏觀金相檢驗(yàn)，按GB/T 6417.1—2005《金屬熔化焊接頭缺欠分類(lèi)及說(shuō)明》標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，角焊縫接頭存在未熔合缺陷（見(jiàn)圖3）。
將貫穿裂紋打開(kāi)，表面可見(jiàn)紅棕色腐蝕產(chǎn)物，清洗后觀察，斷口表面平齊，無(wú)明顯塑性變形，具有脆性斷裂特征（見(jiàn)圖4）。
1.2 化學(xué)成分分析
依據(jù)GB/T 4336—2016 《碳素鋼和中低合金鋼 多元素含量的測(cè)定 火花放電原子發(fā)射光譜法（常規(guī)法）》，采用全譜直讀光譜儀對(duì)儲(chǔ)氣罐筒體、接管及焊縫的化學(xué)成分進(jìn)行分析，結(jié)果如表1~3所示。由表1~3可知：儲(chǔ)氣罐筒體的化學(xué)成分符合GB 713—2014 《鍋爐和壓力容器用鋼板》對(duì)Q345R鋼的要求；接管的化學(xué)成分符合GB/T 8163—2018對(duì)20鋼的要求；焊縫的化學(xué)成分符合GB/T 5117—2012 《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》對(duì)E5015鋼的要求。
| 項(xiàng)目 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù) | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | V | Mo | Nb | Ti | Al | |
| 實(shí)測(cè)值 | 0.16 | 0.26 | 1.31 | 0.020 | 0.004 | 0.01 | 0.03 | 0.08 | 0.002 | 0.02 | 0.01 | 0.08 | 0.04 |
| 標(biāo)準(zhǔn)值 | ≤0.20 | ≤0.55 | 1.20~1.70 | ≤0.025 | ≤0.010 | ≤0.30 | ≤0.30 | ≤0.30 | ≤0.050 | ≤0.08 | ≤0.050 | ≤0.030 | ≤0.050 |
