摘 要:在超聲測厚過程中,某 Q345R鋼制壓力容器在多處厚度存在異常,通過化學成分分析、 力學性能試驗和顯微組織觀察等方法,對壓力容器厚度異常部位的內(nèi)部缺陷進行分析。結(jié)果表明: 壓力容器厚度異常部位的錳含量偏高,導致其厚度中心位置出現(xiàn)大量 MnS夾雜物和貝氏體、馬氏 體等異常過冷組織,在制造過程中,由于受到外力或熱加工過程中溫度應力作用,在過冷組織內(nèi)部 夾雜物位置處和過冷組織與鐵素體界面處會產(chǎn)生應力集中,從而導致微裂紋形成。
關鍵詞:Q345R鋼;壓力容器;夾雜物;微裂紋
中圖分類號:TG142.1+5 文獻標志碼:B 文章編號:1001-4012(2022)03-0031-02
低合金高強度鋼壓力容器廣泛用于煉油,化工, 能源等行業(yè)。受服役環(huán)境溫度、壓力、介質(zhì)等因素影 響,壓力容器存在泄漏和爆炸風險。壓力容器一旦 出現(xiàn)上述風險,會造成火災、中毒、環(huán)境污染等事故, 嚴重影響人的生命安全[1-3]。國家、行業(yè)標準對該類 鋼制壓力容器的制造和使用都有嚴格的要求。
在低合金高強度鋼壓力容器制造過程中,通常 采用超聲、射線及磁粉等檢測方法對鋼板及焊縫進 行無損探傷,并對鋼板表面及內(nèi)部缺陷進行修復。 在實際檢測過程中會存在缺陷漏檢的問題[4],這會 對壓力容器的安全使用造成不利影響。
依據(jù) GB713-2014《鍋爐和壓力容器用鋼板》標 準,某公司采用26 mm 厚 Q345R 鋼板來制壓力容 器,在產(chǎn)品監(jiān)督檢驗過程中,采用 CTS-30A 型超聲波 測厚儀測得其筒節(jié)及球形封頭等位置處鋼板的厚度 僅為13mm 左右,推測該批鋼板存在內(nèi)部缺陷。采 用友聯(lián) PXUT-350型全數(shù)字智能超聲波 探 傷 儀 和 2.5P14-D型單晶直探頭對鋼板厚度異常部位進行缺 陷檢測,未發(fā)現(xiàn)明顯內(nèi)部缺陷,其厚度均與千分尺測 得的厚度一致為26mm。采用5P14F10型超聲波探 傷儀配合雙晶直探頭對 Q345R鋼板厚度異常位置進 行復測,發(fā)現(xiàn)在鋼板1/2厚度處存在明顯缺陷回波。
為了確保壓力容器的安全使用,筆者通過化學 成分分析、力學性能試驗和顯微組織觀察等方法,對 壓力容器超聲測厚異常部位進行檢測,以期為提高 鋼板類似內(nèi)部缺陷的檢出率提供參考依據(jù)。
1 理化檢驗
1.1 化學成分分析
在壓力容器超聲測厚異常部位截取試樣,采用 牛津火花臺式直讀光譜分析儀測量其化學成分。由 表1可見,各元素含量均符合 GB713-2014標準 對 Q345R鋼的技術要求。
1.2 力學性能試驗
壓力容器厚度為26mm,滿足 GB713-2014標 準要求(大于16~36mm)。在壓力容器厚度異常位 置處截取拉伸、沖擊及彎曲試樣,進行力學性能試驗。 表2中D 為彎心直徑,a 為試樣厚度。由表2可見, 該壓力容器超聲測厚異常位置處的力學性能均符合 GB713-2014標準對 Q345R鋼的技術要求。
1.3 顯微組織觀察
在壓力容器超聲測厚異常部位截取試樣,經(jīng)打 磨、拋光后,用4%(質(zhì)量分數(shù))硝酸酒精浸蝕,采用 蔡司臺式光學顯微鏡觀察顯微組織。由圖1可見: 壁1/4厚度處的顯微組織為鐵素體+珠光體,晶粒 度為9級,無異常;壁1/2厚度處的顯微組織主要為 鐵素體+珠光體,晶粒度為9級,可見多條與珠光體 不同的灰色過冷組織,過冷組織中可見片狀 MnS夾 雜物;壁1/2厚度處的灰色過冷組織內(nèi)部及其與鐵 素體邊界處可見多條超過100μm 的微裂紋。
