低合金Q355D圆钢产生裂纹的原因分析及处理方法
某公司2004年制造了一台原料油缓冲罐。该容器选材为爆炸低合金Q355D圆钢16MnR+316L(12+3),低合金Q355D圆钢应符合JB4733—1996《压力容器用爆炸低合金Q355D圆钢》的要求。该容器在制造过程中,检验人员发现卷制的筒体上有裂纹产生,通过检查和测量,发现裂纹长度可达到7mm。表面看裂纹基本上为直线,探伤人员经渗透(PT)检测并打磨后测其深度达到3~4mm,打磨后可以看见,在母材上的裂纹是从表面向内部扩展,其裂纹有如下几点显著特征:(1)裂纹具有明显的方向性,沿低合金Q355D圆钢宽度方向发展;(2)裂纹处于连续细线状分布;(3)裂纹处于母材基层上。
一、裂纹的产生
(1)此批低合金Q355D圆钢到货后,验收人员打开包装进行检查,发现在母材的复层表面有多处部位颜色与整体低合金Q355D圆钢有偏差,通过检验人员确认,这些颜色不同的部位均是到货前,厂家经过后续焊补并打磨后产生的,这说明该批低合金Q355D圆钢在爆炸成型后的表面质量不理想,厂商在爆炸后对圆钢结合不良处进行了焊补。
(2)在容器制造过程中,生产厂家曾对其表面平直度进行了测量,发现低合金Q355D圆钢表面有凹凸不平的现象存在。对卷制完成的筒体进行校圆,我们所用的卷板机是上辊数控卷板机,在卷制时特别对凹凸不平处进行重点校圆,由于圆钢表面的不平,校圆时容易产生尖角,辊子在该截面上来回滚动,卷板机的辊子压不到该处,只能在周围压制,如此反复的进行校圆,其结果就是造成应力向辊子压不到的地方去,形成应力集中,导致裂纹产生。
二、低合金Q355D圆钢裂纹的处理办法:
原材料的质量是后续施工的关键,是容器制造质量的基本保证,所以控制好原材料的验收是以后制造的前提和重点工作。而对于低合金Q355D圆钢来说,由于其制造过程的特殊性,在验收此类圆钢时,建议对此低合金Q355D圆钢边缘200mm范围和焊补过的圆钢周围进行100%超声(UT)检测,避免内部存在裂纹。我们采用的是数字超声波检测仪,型号CUD2030,耦合剂采用的是高级车用润滑油(机油)。
(1)将低合金Q355D圆钢的原材料,进行过焊补的部位作为重点控制点,在焊补范围较大或者焊补较多的地方,采取必要的检测手段进行复验,预防缺陷的存在。同时,在生产过程中,也应把这些部位做好标记,作为制造重要控制部位,在卷制过程、校圆过程、焊接前后都应认真检查,必要时可采取相应的检测手段。
(2)如果到货低合金Q355D圆钢的表面不平,在卷制及校圆过程中,应尽量避免在尖角处使用较大的压力,可采用加垫板等方式进行校圆,避免在尖角处产生较大的应力集中从而使后续的施工工序留下隐患。
(3)对于比较特殊的容器:比如原材料是特殊低合金Q355D圆钢容器材料焊接工艺复杂、容器壁厚大等等,在生产制造过程中,除了进行必要的检测外有必要增加检测手段,以最大程度预防出现各种裂纹。