關(guān)于cf—62鋼制2000m^3液化石油氣球罐焊后熱處理問(wèn)題的分析

1、S 霧 ， -l8關(guān)于 C F 一 6 2 鋼制 2 0 0 0 m。 液化石油氣球罐 北 京燕 山石 油化 工公 司設(shè) 計(jì) 院 修 淑英 ●一( ) | It h eM s i so ft h ec dl e c t M PWHT e a s e sa n dr e ht e ds t a n d a r d so tg es p h e r i c a lS t o r -a g et a n ki n s i d ea n

2、do u t s i d eo fC N m， P mb l ~ sg a r d i n gt oi n t e g r a 1P WHT。 f2 0 0 0 mL P GcF一 6 2s p h e r i c a lt a n k ' m t h eRe f i n e w o fB YP ca r ead ．關(guān) 鍵 詞 ： c F 一 6 2 墨 堡星 星 睪 塑 盞盛裝 石 油化工 原料 的球 形儲(chǔ) 罐 ( 以下

3、簡(jiǎn) 稱 球 罐 )的焊 后熱 處理是 一 個(gè) 比較 復(fù)雜 的技 術(shù) 問(wèn) 腰 。各 國(guó)建 造的 大型球 罐 和有 關(guān)標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī)范對(duì) 熱 處理 有著 不 同的要 求 。本文 就 燕 山石 化 公 司 2 0 0 0 m℃F 一 6 2 鋼 制 球罐 的焊后 熱 處理 問(wèn)題 進(jìn) 行分 析 。1 球罐 焊后 熱 處 理 的意 義及 其費(fèi) 用 液化石 油氣球 罐焊 后 熱 處理 的主要 目的是 為 了消除組 裝 焊接 造成 的殘 余應(yīng) 力并 改

4、善材 科 性 能 ，以避 免應(yīng) 力腐 蝕 及脆 性 斷裂 的產(chǎn)生 。應(yīng) 力腐 蝕是 指 金屬 在 應(yīng)力 和腐 蝕介質(zhì) 聯(lián) 合 作用下 發(fā)生 的一 種腐 蝕 破 壞 。在 拉 應(yīng)力 和腐 蝕 介 質(zhì)的 共 同作用 下 ，材 料表 面會(huì) 形成 裂 紋 ，并 向 內(nèi)部 擴(kuò)展 ，這些 裂紋 可能 是沿 晶 的 ，也可 能 是 穿 晶的 ， 最 后 在不 發(fā) 生宏觀 變形 的情 況下 ， 引起材 料 斷裂 。 尤 為 危 險(xiǎn) 的是 ， 在腐 蝕

5、進(jìn)程 中， 往 往測(cè) 不 出材 科腐蝕 量 ，也看 不 出腐蝕 產(chǎn) 物 ，所 以常常 覺(jué)察 不 出腐 蝕 已經(jīng)發(fā) 生 。特別是 介 質(zhì) 含 ·58 ·濃蛻 H s的情況 下 ( 如儲(chǔ)存 液 化石 油氣 ) ，應(yīng)力 腐蝕 更為 嚴(yán)重 ，因 此這是 設(shè)計(jì) 者 必須 慎重 考慮 的 問(wèn) 題 。對(duì) 應(yīng) 力腐 蝕 破 裂 影 響 最 為 顯 著 的是 拉 應(yīng) 力 ，拉 應(yīng)力 越大 則越 危 險(xiǎn) 。由于球 罐 焊接 殘余 應(yīng)力

6、 的拉 應(yīng)力 可達(dá)到 材料 的 屈服極 限 ，所 以高 水平 的拉 應(yīng)力 是 造成球 罐 應(yīng)力 腐蝕 和脆 性破 壞 的重 要 因素 ，因而 消 除結(jié) 構(gòu)焊 接殘 余 應(yīng)力和 提 高材料 抗應(yīng) 力腐 蝕能 力便 成為提 高球 罐 安全 性 的重要措 施 。為 防止 應(yīng)力腐 蝕破 壞 ，進(jìn)行 焊后 整體 熱處 理 以消除 球 罐的 殘余 應(yīng)力 是一種 有效 的方 法 。球罐 的焊后 熱 處 理是將 焊 制成 的球罐 整 體 加熱 到相變

7、點(diǎn) AC以下 的某 一溫 度 ， 經(jīng)過(guò) 一定 時(shí) 間 的保 溫過(guò) 程 然后 均勻 冷卻 的工藝 過(guò)程 。通 常 ，焊后 熱處 理 的 目的可 概括為 ：( 1 ) 消除 焊 接殘余 應(yīng) 力 ；( 2 ) 穩(wěn) 定 結(jié)構(gòu) 形狀與 尺 寸 ；( 3 ) 改 善 焊 接接 頭 性 能 ； ( 4 ) 提高 抗應(yīng) 力 腐 蝕 能力 ；( 5 ) 防止延 遲裂 紋 的產(chǎn) 生 。維普資訊 http://www.cqvip.com 關(guān)于 C F 一6

8、2 鋼{ 5 I2 0 0 0 m藏化石油氣球 罐焊后 搏處理問(wèn)題的分析 9 0年代 以來(lái) ， 蕕 國(guó)新建 的一些 高參 數(shù)的大 型球罐 ，開(kāi)始采 用 國(guó)產(chǎn)鋼材 。如大 慶石 化總廠 的設(shè) 計(jì) 溫 度為 一3 O ℃的 1 5 O 0 m乙烯 球罐 ，采 用 武漢 鋼鐵公 司生產(chǎn) 的 C F鋼 ， 壁 厚 4 4 mm． 焊 后 進(jìn)行 了整 體熱 處理 ； 巴陵石 化公 司的設(shè)計(jì)溫 度 為 一 1 5 ～ 5 0 ℃的 三 臺(tái) l O

9、0 0 m 丙烯球 罐 ；廣 州 石 化 總 廠 的 設(shè) 計(jì) 溫 度 為 一 2 O ～ 4 O ℃的1 5 O 0 m。 丙烯 球罐等 等 ， 均系采 用武漢鋼 鐵公 司生產(chǎn) 的 C F鋼 當(dāng)然 在新 建 的大型球 罐中 ， 材質(zhì) 從 國(guó)外 引進(jìn)的仍 然還 占有 相當(dāng)太 的 比例 這些 新建 的球 罐大 部分 在焊 后狀 態(tài)下使 用 ，少部 分 球罐 焊后進(jìn) 行整體 熱處理 。到 目前為止 ，國(guó)內(nèi) 進(jìn)行 整體 熱處 理的球 罐 ，容積

10、最 大的是 中原 化 工廠 兩 臺(tái) 4 0 0 0 m的液 氨球 罐 ，球殼 板 鋼號(hào) 為 S A5 1 6 Gr · 7 0 ，扳 厚為 1 6 ． 5 ～2 0 ． 5 r am?？傊?，國(guó)內(nèi)外 已建球罐 對(duì)焊后 熱處 理 問(wèn)題 上的具 體做法是 不完 全一致 的 。3國(guó) 內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì) 焊后熱 處理 的規(guī)定 國(guó) 內(nèi)外有關(guān) 規(guī) 范標(biāo)準(zhǔn)對(duì) 焊后熱處 理要求 的 規(guī) 定 也是不盡相 同的美 國(guó) 機(jī) 械工 程 師 協(xié)會(huì) 標(biāo) 準(zhǔn) AS

11、 ME第八 卷 第 一篇 和第二篇 ( 19 9 2 “ 年版 )中，規(guī) 定對(duì)厚度 大 于 3 8 r am 的調(diào) 質(zhì)狀 態(tài)供貨 的 S A7 2 4 Gr · C鋼 板 ，焊 后要 求進(jìn) 行熱處 理 。該 錒號(hào) 鋼板 最大厚 度 5 ~ mm，一6 2 O ～7 6 0 MP a ，≥ 4 8 5 MP a ， 其 強(qiáng)度 性能 指標(biāo) 與 C F 一6 2鋼接 近 。此 外 ，還規(guī) 定 ：對(duì) 碳素鋼 和低臺(tái)金 鋼制壓 力容器

12、，若容 器 內(nèi)裝 有致命 介質(zhì) 時(shí) ，任何 壁厚 的壓力容 器焊后 必 須進(jìn)行 熱處理 日本工業(yè)標(biāo) 準(zhǔn) ] I S B 8 2 4 3 - 1 9 8 l ( 1 9 8 6年確 認(rèn) )《 壓力容 器構(gòu) 造》中 ，對(duì) 屬于 P 一 2 類 鋼材 的 S P V5 0 鋼 板有 如下 規(guī)定 ： 如 焊接 區(qū)厚 度大于 3 2 r am 時(shí) ， 要求進(jìn) 行焊后 熱處理 ； 如焊前 預(yù)熱且 其溫 度不低 于 9 5 ℃，則焊 接區(qū)厚 度大 于

13、 3 8 r am時(shí) ，要求 進(jìn)行 焊后熱處理 。S P V5 O鋼板 性能指 標(biāo)基 本上 與 C F 一 6 2鋼相 當(dāng)我 國(guó)標(biāo) 準(zhǔn) GB 1 2 3 3 7 - 9 0《 鋼 制球 形 儲(chǔ) 罐 》中明確 規(guī)定 ，符 合下列情 況之一 的球罐 應(yīng)在壓 · 6 0 ·力試 驗(yàn)前進(jìn)行 整體熱 處理 ：( 1 )圖樣 要求 進(jìn)行焊后 整體 熱處 理者 ；( 2 ) 名 義 厚 度 大 于 3 4 r am ( 若 焊 前

14、 預(yù) 熱 i 0 0 ℃以上時(shí) ，名 義厚度 太于 3 8 mm)的碳 素鋼 制球殼 ；( 3 )名 義 厚 度 太 于 3 0 r am ( 若 焊 前 預(yù) 熱 1 0 0 ℃以上時(shí) ， 名 義厚度 大 于 3 4 r am) 的 1 6 Mn R鋼制球 殼 ；( 4 )名 義 厚 度 大 于 2 8 r am ( 若 焊 前 預(yù) 熱 1 0 0 ℃以 上 時(shí) ， 名 義 厚 度 太 于 3 2 mm 的 1 5 Mn V R鋼 制球

15、殼 ；( 5 )任意厚 度 的其它低 臺(tái)金鋼 ；( 6 )圖樣 注明有應(yīng) 力腐蝕 的球 罐 ；( 7 )圖樣 注明盛裝 毒性 為扳度 或高度危 害 介質(zhì)的球 罐 。．關(guān) 于 H。 S的應(yīng)力 腐蝕 問(wèn)題 ， 在 HG J l 5 —8 9《 鋼制化 工容 器材 料選用 規(guī)定 》中規(guī)定 ： 水 中的 HS 濃 度 當(dāng) 大 于 等 于 1 0 0 p p m 時(shí) ，對(duì) 2 0 R、16 Mn R、2 0 g或相 類似 的材料 要 焊后 整 體

16、消蹤 應(yīng) 力 熱 處 理 { 而 當(dāng) 水 中 的 H S 濃 度 小 于 1 0 0 p p m 時(shí) ，無(wú)要求 。此 外 ，日本高壓 氣體保安 協(xié) 會(huì) 《 高強(qiáng) 度 鋼 使 用 規(guī) 范 》 規(guī) 定 ：當(dāng) H S < 5 0 p p m 時(shí) ， 可 不熱處理 ； 當(dāng) H2 S ≥ 5 0 p p m 時(shí) ， 需 做熱處 理 。綜 上 所 述 可 以 看 出 ，當(dāng) 球 罐 壁 厚 超 過(guò) 3 8 r am 時(shí)一般 要求 熱處理 ；

17、若 介質(zhì) 為劇毒 的或 有應(yīng) 力腐蝕 的都要 求進(jìn) 行 熱處理 。4 對(duì) C F 一 6 2鋼制 2 0 0 0 m。 球■ 焊后 熱處 理 的要求及技 術(shù)分 析 從各國(guó) 大型球罐 的焊后 熱處 理情況 和有關(guān) 標(biāo)準(zhǔn) 的規(guī)定來(lái) 看 ，對(duì) 于球罐 焊后 熱處理 的具體 做法 雖有一定 差異 ，但 標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)范 的要求基 本是 一 致 的 。從球罐 設(shè)計(jì) 的角度 出發(fā) ，為確保球 罐 的 安全性 ，特別 是對(duì) 于 C F ～6 2錒制液 化石