Как предотвратить трещины в сосудах под давлением?

I. Выбор материалов и управление ими – контроль риска возникновения трещин в источнике

1. Выбор материалов с превосходной трещиностойкостью.

Отдавайте предпочтение сталям с низким-углеродным эквивалентом (например, SA516GR70), которые обладают хорошей свариваемостью и низкой склонностью к образованию холодных трещин.

В средах, содержащих агрессивные среды, такие как сера и хлор, избегайте использования материалов, чувствительных к коррозии под напряжением, таких как аустенитная нержавеющая сталь.

В условиях низких-температур выбирайте материалы с хорошей низкотемпературной-стойкостью, чтобы энергия удара соответствовала расчетной температуре (например, больше или равна 27 Дж при -46 градусах).

2. Строгий контроль содержания вредных элементов

Ограничьте содержание серы и фосфора в основном металле и сварочных материалах (обычно менее или равно 0,03% ~ 0,04%), чтобы предотвратить образование горячих трещин и хрупкое разрушение.

Контролируйте содержание углерода (обычно<0.12% in welding wire) to reduce the tendency for crystallization cracking.

3. Сушка и очистка сварочных материалов.

Используйте сварочные электроды с низким-водородом и строго сушите их в соответствии с правилами, чтобы предотвратить разложение влаги и попадание водорода, что снижает риск водородного-растрескивания. Очистите фаску и обе стороны, чтобы удалить масло, ржавчину, влагу и другие загрязнения, что уменьшит количество источников водорода и риск появления шлаковых включений.

II. Оптимизация сварочного процесса – контроль термического напряжения и диффузии водорода

1. Предварительный нагрев и контроль температуры между проходами.

Толстостенные-или высокопрочные-стальные контейнеры следует предварительно нагреть (обычно до 150–300 градусов), чтобы уменьшить скорость охлаждения, замедлить диффузию водорода и предотвратить образование холодных трещин.

Поддерживайте температуру между проходами выше температуры предварительного нагрева, чтобы избежать повторного нагрева трещин, вызванных повторным нагревом сварного шва.

2. Рациональный выбор параметров и последовательности сварки.

Контролируйте сварочный ток, напряжение и скорость, чтобы избежать чрезмерного тепловложения, приводящего к укрупнению зерна или недостаточному проплавлению.

Используйте методы симметричной сварки и сегментированной обратной-сварки, чтобы рассеять сдерживающее напряжение и уменьшить сварочную деформацию и остаточное напряжение.

Избегайте грибовидных-образных сварных швов, улучшите коэффициент образования сварных валиков и уменьшите склонность к кристаллическому растрескиванию.

3. Термическая обработка-сварки и удаление водорода после-сварки.

Выполните термообработку после-сварки (например, выдержку при температуре 200–300 градусов в течение нескольких часов), чтобы ускорить выделение водорода и предотвратить замедленное растрескивание.

Для сосудов, склонных к коррозии под напряжением или изготовленных из-высокопрочной стали, выполните термообработку для снятия-сварных напряжений- после сварки (PWHT), чтобы уменьшить остаточное напряжение.

III. Структурное проектирование и управление стрессом – снижение концентрации напряжений

1. Оптимизация структурного проектирования

Избегайте острых углов и крутых поперечных-сечений; принять конструкции плавного перехода, чтобы уменьшить концентрацию локализованного напряжения.

Улучшите типы соединений, например, заменив выступающие сопла на сопла для промывки, чтобы уменьшить жесткие ограничения и предотвратить растрескивание при повторном нагреве.

2. Управление производственным остаточным напряжением

Устраните остаточное напряжение, возникающее во время механической обработки и сварки, посредством термообработки, дробеструйной обработки и т. д.

Избегайте чрезмерной холодной обработки во избежание наклепа и образования микротрещин.

3. Используйте сталь, устойчивую к пластинчатому разрыву.

Для больших сосудов с толстыми-стенками выбирайте сталь со сверх-низким содержанием серы (S менее или равна 0,005 %) или сталь с добавленными модификаторами для уменьшения размера зерна и повышения устойчивости к пластинчатому разрыву.

IV. Профилактика и контроль во время эксплуатации и технического обслуживания – предотвращение распространения трещин во время обслуживания

1. Управление колебаниями условий эксплуатации.

Избегайте частых-пусков и остановов, а также резких изменений давления и температуры, чтобы снизить риск усталостного растрескивания.

Для сосудов, находящихся под знакопеременными нагрузками, проводят расчет на усталость и выбирают материалы с хорошей пластичностью.

2. Предотвращение коррозионного растрескивания под напряжением (SCC).

Выбирайте подходящие материалы, избегая их несовместимости с чувствительными средами (например, избегайте использования аустенитной нержавеющей стали в морской воде).

Улучшите коррозионную среду за счет катодной защиты, изоляции покрытия или добавления ингибиторов коррозии.

Контролировать концентрацию и температуру растворов щелочей; После-термическая обработка сварки обязательна при превышении критических значений.

3. Периодическая проверка и раннее обнаружение

Проводить внешний осмотр, не-разрушающий контроль и замеры толщины стенок в соответствии с «Правилами периодического осмотра сосудов под давлением». Сосредоточьтесь на проверке зон повышенного-риска, таких как сварные швы, патрубки и переходные зоны торцевых крышек, чтобы быстро обнаружить и устранить микротрещины.