移动式承压罐车罐内加强圈开裂原因分析及应对措施

移动式承压罐车罐内加强圈开裂原因分析及应对措施

席伶俐

浙江省特种设备科学研究院   浙江杭州 310020

摘要：移动罐车分为常压和承压两大类，承压移动罐车日常中运送压缩气体、液化气体、冷冻液化气体等在生活、工业生产中必不可少的物质。而大部分物质是易燃易爆，有毒有害的，那么在运输过程中的安全就显得尤为重要。本文旨在通过对实际检验检测过程中发现的移动承压罐车的罐内加强圈裂纹的产生、原因以及如何预防此类缺陷做一个分析，目的是避免或者减少此类缺陷的产生，提高移动承压罐车在使用中的安全性，保障使用人员的人身安全，促进经济发展。

关键字： 承压罐车 加强圈开裂 原因分析 应对措施

Cracking analysis and Countermeasures of reinforcing ring in mobile pressure tank car

Xi Lingli

Zhejiang Institute of Special Equipment Science

Abstract: the mobile tank car is pided into two categories: normal pressure and pressure bearing. The pressure bearing mobile tank car transports compressed gas, liquefied gas, frozen liquefied gas and other essential substances in daily life and industrial production. Most of the substances are flammable, explosive, toxic and harmful, so the safety in the transportation process is particularly important. The purpose of this paper is to analyze the causes of cracks in the reinforcement ring of the mobile pressure tank car found in the actual inspection process and to prevent such defects. The purpose is to avoid or reduce the occurrences of such defects, improve the safety of the mobile pressure tank car in use, ensure the personal safety of users, and promote economic development.

keyword:Pressure tank car Cracking of reinforcing ring Cause analysis Countermeasures

前 言

压力容器是化工生产中必不可少的设备，承担反应、分离、储存和运送的载体，压力容器分为固定式压力容器和移动式压力容器，其中移动式压力容器又分为汽车罐车、铁路罐车、罐式集装箱、长管拖车、管束式集装箱等。这类容器运输的介质一般为压缩气体、液化气体、冷冻液化气体等等，由于运送介质的特殊性，使用过程中的安全显得尤为重要，针对在实际检验过程中碳钢、低合金钢、不锈钢类材质制造的承压罐体内加强圈开裂的典型案列，分析裂纹产生的原因，如何扩展及扩展趋势，提出针对此类缺陷的预防方法，避免由此类缺陷影响承压罐体的本质安全及安全运行。

1.设备概述

在实际检验检测中发现的不同材质制造的罐体内加强圈开裂的情况非常多，这里抽取其两种材质制造的罐体罐内加强圈开裂的典型案例进行分析，罐体信息如下表：

2. 缺陷描述

2.1对企业1的移动承压罐车罐内宏观检查，罐内设计有防波板、防波板支撑件、加强圈及各种接管凸缘，检查发现该罐体内加强圈（此罐内仅一道加强圈）底部靠左侧（罐车后往前）对接焊缝开裂，处理表面腐蚀锈层，开裂裂纹有延伸至筒体母材的迹象，采用荧光磁粉湿法连续法检测发现裂纹延伸至筒体母材，出具特种设备检验意见通知书（2），通知企业维修。(缺陷见下图1)

2.2对企业2的移动承压罐车罐内宏观检查，罐内设计有防波板、防波板支撑件、加强圈及各种接管凸缘，此罐体内加强圈较多，检查发现该罐体内加强圈（后往前第三道）底部靠左侧（罐车后往前）对接焊缝开裂，由于此罐是不锈钢材质，故开裂缺陷十分明显，采用渗透检测未发现裂纹延伸至筒体母材，通知企业维修，消除初始缺陷，以免缺陷进一步扩大。(缺陷见下图2)

图1：荧光磁粉检测（MT）缺陷显示 图2：渗透检测（PT）缺陷显示

2. 缺陷处理

3.1企业1所属罐车由于原制造厂家已经不存在，故在寻求到具有相应的设计维修资质的单位后，返厂维修。对返厂维修进行跟踪，维修单位以加强圈开裂处为中心去除两端部分加强圈，打磨去除加强圈与筒体的角焊缝，与筒体母材平齐，并对母材表面进行磁粉检测，发现裂纹已扩展至筒体母材上，随后实行边打磨边检测的方法，彻底消除裂纹缺陷后，对打磨凹坑进行补焊磨平，复原加强圈，并贴焊对接焊封补强贴板，最后进行消除应力热处理。

3.2企业2所属罐车罐体上加强圈开裂，裂纹未延伸至罐体筒体母材，对开裂部位进行打磨，打磨出焊接坡口，采取合格的焊接工艺，由具有相应资质的焊工进行焊接，焊接后渗透检测合格即可。

2. 原因分析

企业1所属罐车罐体加强圈裂纹的起点位置位于加强圈对接焊缝上方加强贴板与加强圈母材焊缝的边缘，不在焊缝上；企业2所属罐车加强圈开裂的位置位于焊缝正中，沿着焊缝往下延伸；造成以上开裂的原因分析有以下几点：

4.1 企业1所属罐车加强圈开裂起点处角度为直角，加强圈贴板与加强圈形成T字型焊缝，加强圈加强贴板设置不合理，加强圈贴板与加强圈T字焊缝端部未形成圆滑过渡，结构突变，造成应力集中。

4.2 焊缝焊接过程中也会产生应力，后续的热处理如果不到位，造成应力无法释放。

4.3 企业1所属罐车承载介质为液化石油气，液化石油气介质中含有H₂S成分，存在应力腐蚀倾向。

4.4 在罐车运行过程中，加强圈长期受罐内介质冲击，承受交变载荷，在超过疲劳极限时，容易引起开裂。

4.5 加强圈厚度不够，承受不了长期的交变载荷，产生疲劳，最后在焊接薄弱处开始开裂。

2. 应对措施

5.1 制造时考虑结构突变带来的应力集中，确实不能避免的结构突变，应采取措施做到应圆滑过渡，或者采取在加强圈两侧面增设贴板的方法加强，尽量减低应力集中。

5.2 采用抗拉强度较高的材料制造加强圈或者采用增加加强圈的厚度的方法来提高加强圈的强度。

5.3 加强圈开裂，需要重新补焊合格，在焊接过程中要关注加强圈与罐体的T型连接焊缝的焊接工艺，减少焊接变形以及残余应力。
5.4 罐车使用过程中的定期检验应重视宏观检查，重点检查焊缝及结构突变的位置，发现有开裂倾向的，及时处理，消除隐患，确保安全。

5.5 罐车在行驶过程中，应平稳运行，减少因行驶不平稳造成罐内介质对加强圈的冲击。