摘 要:某天然气公司 LNG 储罐在安装使用５a(年)后,内罐的底部封头部位发生泄漏.通过 宏观检验、化学成分分析、金相检验、力学性能试验及断口分析等方法对该储罐泄漏原因进行了分 析.结果表明:封头母材在成型过程中发生了形变诱发马氏体相变,部分奥氏体组织转变为形变马 氏体,组织脆化;服役时,封头直边段需要承受较大介质内压,加之焊接残余应力以及充装过程中温 差应力的共同作用,封头近焊缝部位出现沿晶裂纹,最终导致开裂失效.
关键词:LNG 储罐;形变诱发马氏体;焊接残余应力;温差应力;沿晶裂纹
中图分类号:TE８２１ 文献标志码:B 文章编号:１００１Ｇ４０１２(２０１９)０９Ｇ０６５７Ｇ０６
LNG 储罐属常压、低温大型储罐,具有良好的 耐低温性能和优异的保冷性能.储罐采用双层壁结 构,运用封拦理念,可以很大程度上确保储存安全. 某天然气公司的 LNG 立式子母型储罐(一台母罐 内均布１０台子罐)在安装使用５a(年)后发生泄漏, 现场对其进行渗透检验,发现有６台内罐的底部封 头部位直边段出现了多处裂纹.
罐体 由 上 下 直 筒 和 上 下 封 头 ４ 部 分 组 成, LNG储罐的容器类别为Ⅱ类;设计使用年限３０a; 容积２３６m３;工作温度范围在－１６２ ℃及以上;设 计工作温度－１９６ ℃;工作压力０．３０ MPa;设计压 力０．４５ MPa;设计厚度:上/下直筒７．３９/７．５７mm, 上/下封头７．３８/７．６３mm;工作介质为液化天然气 (LNG);主 体 材 料 为 S３０４０８(０６Cr１９Ni１０)不 锈钢.
为查明该 LNG 储罐泄漏的原因,笔者对最先 泄漏的储罐 裂 纹 区 进 行 了 检 验 和 分 析,研 究 了 引 起底 部 封 头 开 裂 的 原 因,并 提 出 了 相 应 的 预 防 措施.
１ 理化检验
１．１ 宏观检验
储罐裂纹区的宏观形貌如图１所示,可见板材 表面光亮,无 明 显 氧 化、腐 蚀 现 象;内 壁 处 距 焊 缝 ２５０mm 范围内存在明显的成型痕迹,成型痕迹间 距约５０mm.从焊缝宏观形貌可以看出,罐体焊接 成型较好,但焊缝及上下两侧各１５mm 范围内存在 明显的氧化、变色痕迹,说明焊接过程中的热输入较 大.对内、外壁进行渗透检测,结果显示焊缝及筒体 母材未发现裂纹缺陷,裂纹集中在近焊缝下封头母 材部位;裂纹呈直线型、无分叉,数量较多且相互平 行,长度在５~４０mm 范围内;多数裂纹穿透板片, 且内壁裂纹长度大于外壁裂纹长度,初步判断裂纹 起源于储罐内壁.
