在役压力容器焊接裂纹的成因分析及预防措施

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1、在役压力容器焊接裂纹的成因分析及预防措施陈冰川，陈伟民，朱伟青（国核电站运行服务技术有限公司，上海200233）摘要：对某在役奥氏体不锈钢压力容器进行现场金相检测时发现其下封头的纵向焊缝处存在微裂纹。分析了裂纹的形成原因，结果表明该裂纹是由焊接引起的横向沿晶液化裂纹和由压制成型引起的纵向裂纹共同构成的混合型裂纹。针对如何预防此类裂纹，提出了相应的工艺改进措施。关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；焊缝；裂纹；应力分析中图分类号：文献标志码：A文章编号：TheCauseAnalysisandPreventionMeasuresof

2、WeldingCracksontheIn-servicePressureVesselCHENBing-chuan，CHENWei-min，ZHUWei-qing(StateNuclearPowerPlantServiceCo.Ltd.,Shanghai200233,China)Abstract:Inthelocalmetallographicexaminationprocessforanausteniticstainlesssteelin-servicepressurevessel,themicroscopiccracks

3、hadbeenfoundinthelongitudinalweldofitslowerhead.Formationmechanismofcracksisanalyzed,theresultshowthatthosecracksarecomposedoftransverseliquefactioncrackscausebyweldingandverticalcrackscausedbythesuppressionmoldinginmanufacture.Somemeasureshaveproposedtotheprevent

4、ionofthiskindofcracks.Keywords:austeniticstainlesssteel;pressurevessel;weld;cracks;stressanalysis在压力容器、锅炉和管道等设备部件制造中，常常需要依靠焊接工艺实现两部分母材间的结合。由于在焊接过程中母材被瞬间加热熔化形成熔池，随后熔池液态金属快速冷却结晶而形成焊缝。在熔池金属结晶过程中，焊接接头的显微组织会发生变化，产生焊接应力和变形，同时可能产生各种焊接缺陷，从而影响焊接件的力学性能。因此焊接是一种比较容易出现缺陷的热加工工艺

5、。金山某化工厂的在役压力容器R2204A聚合反应器标称为II类容器，材质为316L超低碳奥氏体不锈钢，容器规格Φ5060×22mm，运行介质为有机催化剂，设计温度200℃，业主方未提供其他有关的运行参数。该压力容器主要由筒体和上下封头组成，筒体为钢板卷曲为圆筒状后焊接而成，上下封头则为多块钢板拼焊后冷压制成椭圆形，最后筒体与上下封头通过环形焊缝焊接而成，具体的焊接工艺不详。在2009年12月国核电站运行服务技术有限公司按照《在用压力容器检验规程》的有关规定及业主方的委托，对其内部进行了定期无损检测和金相检验，检测部位见图1

6、，包括椭圆形下封头拼接钢板的两条纵向焊缝和一条筒体与封头连接的丁字焊缝，图中所示的1#、2#和3#依次为这三条焊缝上的现场金相检验的取样部位。图1压力容器的检测部位示意图Figure1Schematicdiagramofpressurevesselinspectionpart在对这三条焊缝进行渗透检测时，表面均未出现记录性缺陷显示。渗透检测对表面缺陷的检出灵敏度一般为1mm宽，低于这一尺寸的缺陷一般难以通过渗透检验检出。在渗透检验的焊缝中黑色区域为现场金相检验的取样部位，如图2所示。a．纵向焊缝的渗透检测及金相检验的1#取

7、样部位a.PenetrationtestandmetallographicexaminationofNo.1samplingpartonlongitudinalwelda．丁字焊缝的渗透检测及金相检验的3#取样部位b.PenetrationtestandmetallographicexaminationofNo.3samplingpartonT-weld图2焊缝的渗透检测及金相检验取样部位Figure2Penetrationtestandmetallographicexaminationsamplingpartonweld

8、现场金相检验结果发现封头上的两条纵缝（1#、2#取样部位）的熔合线靠近母材侧存在微裂纹，裂纹形貌如图3所示。a.100倍a.100Xb.400倍b．400X图3纵向焊缝处的裂纹形貌Figure3Thecracksmorphologyofthelongitudinalweld检测结果交给业主方后，按照《在