摘 要:在超声测厚过程中,某 Q345R钢制压力容器在多处厚度存在异常,通过化学成分分析、 力学性能试验和显微组织观察等方法,对压力容器厚度异常部位的内部缺陷进行分析。结果表明: 压力容器厚度异常部位的锰含量偏高,导致其厚度中心位置出现大量 MnS夹杂物和贝氏体、马氏 体等异常过冷组织,在制造过程中,由于受到外力或热加工过程中温度应力作用,在过冷组织内部 夹杂物位置处和过冷组织与铁素体界面处会产生应力集中,从而导致微裂纹形成。
关键词:Q345R钢;压力容器;夹杂物;微裂纹
中图分类号:TG142.1+5 文献标志码:B 文章编号:1001-4012(2022)03-0031-02
低合金高强度钢压力容器广泛用于炼油,化工, 能源等行业。受服役环境温度、压力、介质等因素影 响,压力容器存在泄漏和爆炸风险。压力容器一旦 出现上述风险,会造成火灾、中毒、环境污染等事故, 严重影响人的生命安全[1-3]。国家、行业标准对该类 钢制压力容器的制造和使用都有严格的要求。
在低合金高强度钢压力容器制造过程中,通常 采用超声、射线及磁粉等检测方法对钢板及焊缝进 行无损探伤,并对钢板表面及内部缺陷进行修复。 在实际检测过程中会存在缺陷漏检的问题[4],这会 对压力容器的安全使用造成不利影响。
依据 GB713-2014《锅炉和压力容器用钢板》标 准,某公司采用26 mm 厚 Q345R 钢板来制压力容 器,在产品监督检验过程中,采用 CTS-30A 型超声波 测厚仪测得其筒节及球形封头等位置处钢板的厚度 仅为13mm 左右,推测该批钢板存在内部缺陷。采 用友联 PXUT-350型全数字智能超声波 探 伤 仪 和 2.5P14-D型单晶直探头对钢板厚度异常部位进行缺 陷检测,未发现明显内部缺陷,其厚度均与千分尺测 得的厚度一致为26mm。采用5P14F10型超声波探 伤仪配合双晶直探头对 Q345R钢板厚度异常位置进 行复测,发现在钢板1/2厚度处存在明显缺陷回波。
为了确保压力容器的安全使用,笔者通过化学 成分分析、力学性能试验和显微组织观察等方法,对 压力容器超声测厚异常部位进行检测,以期为提高 钢板类似内部缺陷的检出率提供参考依据。
1 理化检验
1.1 化学成分分析
在压力容器超声测厚异常部位截取试样,采用 牛津火花台式直读光谱分析仪测量其化学成分。由 表1可见,各元素含量均符合 GB713-2014标准 对 Q345R钢的技术要求。
1.2 力学性能试验
压力容器厚度为26mm,满足 GB713-2014标 准要求(大于16~36mm)。在压力容器厚度异常位 置处截取拉伸、冲击及弯曲试样,进行力学性能试验。 表2中D 为弯心直径,a 为试样厚度。由表2可见, 该压力容器超声测厚异常位置处的力学性能均符合 GB713-2014标准对 Q345R钢的技术要求。
1.3 显微组织观察
在压力容器超声测厚异常部位截取试样,经打 磨、抛光后,用4%(质量分数)硝酸酒精浸蚀,采用 蔡司台式光学显微镜观察显微组织。由图1可见: 壁1/4厚度处的显微组织为铁素体+珠光体,晶粒 度为9级,无异常;壁1/2厚度处的显微组织主要为 铁素体+珠光体,晶粒度为9级,可见多条与珠光体 不同的灰色过冷组织,过冷组织中可见片状 MnS夹 杂物;壁1/2厚度处的灰色过冷组织内部及其与铁 素体边界处可见多条超过100μm 的微裂纹。
