乙烯球罐罐顶管线焊缝法兰侧裂纹失效原因分析

刘志华* 李 昱

（1.上海市宝山区特种设备监督检验所 2.上海市特种设备监督检验技术研究院）

0 概况

某公司T-607 乙烯球罐及其管线于2001 年设计完成，2002 年完成现场组装并投入使用。2012 年8 月，该球罐罐顶引压阀不锈钢螺栓更换完成后，在进行球罐气密性试验时发现，其顶部DN150 mm 的安全阀进口管线有9 处泄漏现象。随即对罐顶安全阀放空管线（DN150 mm） 的13 道 焊 缝（W1～W9，W14～W17）和气相平衡管线（DN80 mm）的4 道焊缝（W10～W13）进行渗透检测，对其中3 道DN80 mm（W10～W12）和2 道DN150 mm（W4，W9）焊缝又进行了射线检测，最终确认2 片PN5.0 DN150 mm（W1，W6）和5 片PN4.0 DN150 mm（W2，W3，W5，W7，W8）焊缝对接法兰侧存在沿焊缝方向分布的长短不一的裂纹，如图1 所示。

该T-607 球罐的设计操作参数如下：设计压力为2.16 MPa，工作压力为1.71～1.95 MPa，设计温度为-35 ℃，工作温度为-32 ℃。

图1 管道现场具体部位示意图

安全阀进口管线基本参数如下：管道编号为F-701-150/200，法兰规格为2 片HG-20615 WN PN5.0 DN150 mm，5 片HG-20592 WNPN4.0 DN150 mm，管道规格为 168 mm×54 mm，法兰材料为304 不锈钢,管道材料为0Cr18Ni9。

为了了解该放空管安全阀焊缝法兰侧裂纹产生原因，防止类似情况再次发生，现场进行取样后需进行进一步分析。

1 管线、焊缝及法兰材料的化学成分分析

为了验证现场所用实际材料是否与原设计相符，材料化学成分是否符合相关标准范围要求[1]，对三个部位（W9 无裂纹，W1，W8）的管线、焊缝及法兰材料都进行了化学成分分析，测试结果可见表1。

304 不锈钢的含碳量应小于0.08%，而测试结果中法兰材料的碳含量高达0.12%～0.139%，超标严重。

焊缝及管线材料的化学成分均符合相关标准要求，其中焊缝材料的碳含量均低于0.08%，管线材料的碳含量均低于0.07%。

通过对比其他化学成分分析结果可以看到，法兰材料中的硫、磷含量均高于焊缝及管线材料，而铬、镍含量均低于焊缝及管线材料。……