氣瓶內外表面的檢查.doc

氣瓶內外表面的檢查2004-5-29分享到： QQ空間 新浪微博 開心網(wǎng) 人人網(wǎng) 一、氣瓶內外表面的缺陷分類 各種氣瓶定期檢驗與評定相繼發(fā)布，其中，外觀檢查是每種氣瓶定檢的必需項目，足見外觀檢驗的重要地位。(一)按缺陷所在部位分類1氣瓶外表面的缺陷 (1)凹陷 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術浯，10；(2)凹坑 定義見第一章，第四節(jié)。十、氣瓶定期檢驗名詞術語，11；(3)凸起 亦稱為鼓包，定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術浯，12；(4)機械損傷 磕傷和劃傷的統(tǒng)稱。機械損傷，通常可見溝底。常溫時的機械損傷，在傷口處呈現(xiàn)金屬的光澤或黃銹；高溫時的機械損傷，其傷口表面附薄層氧化鐵皮。在輸送堆放過程中形成的機械損傷，則在傷口處有高低不平的凸凹面和其它非金屬夾雜。 磕傷 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，13；劃傷 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，14；(5)裂紋 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，15；(6)夾雜 包災在金屬材料表面層內眼可見的非金屬夾雜，如脫氧渣、保護劑、耐火磚的破碎塊等。其形狀為點狀、條狀或塊狀。(7)夾層 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，16；(8)結疤 鋼板表面呈“舌狀”或“魚鱗片狀”的一種很不規(guī)則的翹起薄片。一處是與鋼的本體相聯(lián)結、并折合到板面上，不易脫落；另一種是與鋼的本體沒有聯(lián)結，但粘合到板面上，易于脫落。亦稱重皮、折皮。 (9)折疊 鋼板表面形成局部互相折合的雙層金屬，旦直線狀重合。外形與裂縫相似，連續(xù)或斷續(xù)的發(fā)生在鋼板的全長或局部，深淺不一。在橫截面上，一般呈現(xiàn)銳角，亦稱折疊。(10)氣泡 金屬材料表面無規(guī)律地分布，有呈圓形的大大小小的凸包，其外緣比較圓滑，大部分是鼓起，也有的不鼓起的，其剪切斷面有分層，并呈現(xiàn)凸起性的空隙，亦稱凸泡，(11)皺折 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，17；(12)腐蝕 點腐蝕、線狀腐蝕、面腐蝕的統(tǒng)稱點腐蝕 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，19； 線狀腐蝕 定義見第一章第四節(jié)，十氣瓶定期檢驗名目術語，20；面腐蝕 局部腐蝕和普遍腐蝕的統(tǒng)稱。a局部腐蝕 定義見第一章，第四節(jié)十、氣瓶定期檢驗名詞術語，21；b普遍腐蝕 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，22；(13)熱損傷 定義見第章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，23；2氣瓶內表面缺陷(1)皺折 無縫氣瓶收口時，因金屬擠壓，在瓶頸及其附近內壁形成的經(jīng)向(或略旦螺旋形)的密集皺紋或折疊。管制無縫氣瓶(即M式)，在底部成型時，對于凸形底的瓶底，有時也會出現(xiàn)上述皺紋或折疊；對于凹形底其折疊呈菊花狀分布在瓶體的內底處。氣瓶內表面上的皺折也稱之為裂紋性缺陷。(2)裂紋 由于原材料的缺陷如微裂紋、折疊、皮下氣泡或嚴重的非金屬夾雜物等，在氣瓶沖拔拉伸過程中。促使變形金屬在內壁形成裂紋，沖拔前的加熱不均，加熱溫度過高或過低，引伸時會使金屬產(chǎn)生不均勻的變形，也會出現(xiàn)裂紋，但這種裂紋是橫向的。(3)環(huán)溝 定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，18；(二)按缺陷的復雜程序分類1單一缺陷 即(一)中所述的各種缺陷。2復合缺陷定義見第一章，第四節(jié)，十、氣瓶定期檢驗名詞術語，31。(1)大面積均勻腐蝕區(qū)域中的線狀腐蝕；(2)大面積均勻腐蝕區(qū)域中的凹坑；(3)大面積均勻腐蝕區(qū)域中的劃痕；(4)凹坑內的劃痕， (三）按缺陷形成的時間分類1先天性缺陷 所謂先天性缺陷，是指氣瓶在制造過程中形成的缺陷，由于在生產(chǎn)中漏檢或錯判，而在定檢中被發(fā)現(xiàn)的前期缺陷。比如，氣泡、結疤、裂紋、夾雜、分層、折疊、皺折等。2后天性缺陷所謂后天性缺陷，是指氣瓶在使用中造成的缺陷。比如，凹陷、凹坑、機械損傷、腐蝕、燒傷等缺陷。(四)按缺陷破壞的型式分類1形變損傷形變損傷包括嗑傷和劃傷；凹陷與凹坑；鼓包(凸起)以及氣瓶整體膨脹。2熱損傷 其中包括弧疤(系指電弧損傷)、焊跡、火焰燒傷(含明火燒烤)、涂層燒毀(含漆皮鼓包)，乙炔氣瓶上的易熔合金熔化以及由于熱損傷而造成的瓶體變形。3腐蝕金屬與合金受到周圍介質的化學作用或電化學作用。以致逐漸發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為腐蝕，根據(jù)腐蝕作用進行的機理，可將腐蝕大致分為兩類，即化學腐蝕和電化學腐蝕。前者服從多相反應的純化學動力學規(guī)律在進行時并無電流產(chǎn)生其反應產(chǎn)物常在腐蝕金屬的表面上生成，且復蓋其上，所以，腐蝕速度常常因此而減緩。后稈服從電化學的動力學規(guī)律在進行時，通常有電流產(chǎn)生，腐蝕產(chǎn)物往往產(chǎn)生于陽極(即被腐蝕的部分)與陰極之間不易復蓋在金屬表面上而起自動的保護作用。所以，般說來，電化學腐蝕的危害性常比化學腐蝕大。根據(jù)腐蝕過程進行的條件可將腐蝕分為下列10類(1)氣體腐蝕 金屬表面在毫無濕氣冷凝的情況卜所發(fā)生的腐蝕；(2)非電解液中的腐蝕 在無顯著導電性的介質(例如一些有機物)中所發(fā)生的腐蝕；(3)在電解液中的腐蝕 在天然水、海水以及酸、堿、鹽等水溶液中所發(fā)生的腐蝕；(4)土壤腐蝕 在土壤的作用下產(chǎn)生的腐蝕；(5)大氣腐蝕 在通常的大氣中或在潮濕的氣體中所發(fā)生的腐蝕；(6)電腐蝕 在有外加電流存在的條件下所引起的腐蝕；(7)接觸腐蝕 由于與電極的電位較強的金屬相接觸而引起的腐蝕；(8)應力腐蝕 在腐蝕性介質以及交變或恒定的機械應力同時作用下發(fā)生的腐蝕；(9)沖擊或磨損的作用下腐蝕 在侵蝕性介質中，受到?jīng)_擊或磨損的作用而引起的腐蝕；(10)生物腐蝕 由于微生物的存在，而使腐蝕過程加速的腐蝕。其中，(1)和(2)屬于化學腐蝕，其余均屬于電化學腐蝕。二、氣瓶內外表面缺陷的分析一般來說，在用氣瓶進行定期檢驗時，由于氣瓶內介質的影響、使用環(huán)境的影響等等，前述各種缺陷很容易在氣瓶的內外壁上產(chǎn)生，并將影響著氣瓶的使用壽命。為此，在氣瓶定期檢驗時，一定要認真做好氣瓶的內外壁的檢查，剔出不合格氣瓶，保障氣瓶在下一個檢驗周期內安全運行。唯有溶解乙炔氣瓶和液化石油氣鋼瓶不進行其內壁的檢查，這除了溶解乙炔氣瓶內裝多孔填料不便進行檢查以外，更主要的是，這兩種氣瓶的內壁工作環(huán)境較好。實踐也證明這兩種氣瓶的內壁不產(chǎn)生銹蝕。引起碳素結構鋼應力腐蝕的各種介質中，對氣瓶而言，內壁腐蝕介質主要是硫化氫(H2S)，外壁腐蝕介質則為空氣。 硫化氫腐蝕現(xiàn)象的研究已有四十多年了，但對其腐蝕機理及控制因素至今未統(tǒng)一認識。盡管如此，降低瓶內介質的硫化氫濃度，無疑是有益的。根據(jù)GB 681986溶解乙炔 中規(guī)定硫化氫合格標準為硝酸銀試紙不變色或旦淡黃色(即H2S總含量小于50ppm)。1980年12月12日石油部根據(jù)各地煉油廠生產(chǎn)的液化石油氣成份，發(fā)出一個通知，規(guī)定了硫化氫(H2S)含量不大于20mgm3。通過數(shù)據(jù)表明，對于溶解乙炔氣瓶和液化石油氣鋼瓶，在定檢過程中，可以不進行內部檢查，有資料證明，在對我國南北方使用的液化石油氣鋼瓶進行兩萬多只的解剖試驗觀察，即使外壁腐蝕相當嚴重，但內壁卻也無腐蝕痕跡，且非常光亮。這種現(xiàn)象至少可以證明，液化石油的內壁本沒有化學或電化學腐蝕。 溶解乙炔氣瓶的內部狀況和液比石油氣鋼瓶一樣，即使使用幾十年，其內壁也是光亮的，這已為國外氣瓶解剖檢查數(shù)據(jù)所證實。(一)表面缺陷的靜強度分析1腐蝕腐蝕是氣瓶在使用過程中，最容易產(chǎn)生的一種缺陷。前述十種類型的腐蝕，無淪這種腐蝕是由于瓶體金屬與其介質產(chǎn)生的是化學腐蝕，還是電化學腐蝕，嚴重時都會導致氣瓶的失效或破壞。氣瓶的外壁腐蝕一般是屬于大氣腐蝕。有數(shù)據(jù)說明干燥的空氣對瓶體金屬是沒有腐蝕作用的，只有在潮濕的空氣中，特別是易于存水的場合。盡管有些氣瓶(如液氯、液氨、液化石油氣和乙炔氣瓶等焊接氣瓶以及帶底座的無縫氣瓶)，在設計與制造中，已考慮了氣瓶底座上的通氣孔和除水孔，但由于瓶體金屬與空氣中的氧起作用而轉變成氫氧化鐵Fe(OH)3。這種鐵銹以疏松的沉淀形式覆蓋在金屬表面上，它不但不能對空氣中氧的繼續(xù)入侵起保護作用，而且，由于其吸潮性，反而加速大氣腐蝕的進行，一直到鐵完全被腐蝕，最后生成水合氧化鐵一鐵銹(nFeO.mFe2O3.pH20)時為止。此外，被污染的大氣，往往會加速對氣瓶的腐蝕。例如：空氣中的二氧化硫，會吸收空氣中的水分生成硫酸，對氣瓶產(chǎn)生嚴重的腐蝕。氣瓶的下封頭，特別是在底座部位腐蝕現(xiàn)象尤其惡劣，這是因為底座與地面接觸，它除了具備積水、潮濕，不通風等加速腐蝕因素以外，接地電流的作用使其產(chǎn)生外部電流腐蝕也是個重要的原因。氣瓶內壁腐蝕主要是由于其介質中所含雜質的作用而產(chǎn)生的?；蚴窃跉馄砍溲b條件不正常時，或是在使用狀況不正常時。例如，氧氣在含水的條件下，氣瓶內壁會加速腐蝕；干燥的氯氣對氣瓶不產(chǎn)生腐蝕，但如果氯氣瓶中有水(可能是氯中含水，也可能氣瓶在水壓試驗后沒有干燥，則氯與水生成鹽酸或次氯酸，在室溫或室溫以上，會對絕大多數(shù)材質的氣瓶，產(chǎn)生強烈的腐蝕。類似這樣的介質還有氯化氫。當無水時，對普通氣瓶沒有腐蝕性，但含水量大于003時，其腐蝕性大大增加；光氣中含水量超過004時，因水解而產(chǎn)生的鹽酸，即對氣瓶產(chǎn)生腐蝕作用，而且，腐蝕物能把瓶閥堵塞；純四氧化二氮幾乎不腐蝕鋼，但含水量大于01時，對鋼產(chǎn)生強烈腐蝕作用。氣瓶的內壁腐蝕，還與氣瓶結構有著直接的關系。例如：無縫氣瓶中凸型底的收底皺折，三心凹形底的形狀突變處；焊接氣瓶中的焊縫及熱影響區(qū)，均是容易產(chǎn)生腐蝕的地方。此外，用碳錳鋼氣瓶充裝一氧化碳時，如果介質不純，且?guī)в兴?，則會使氣瓶金屬產(chǎn)生應力腐蝕現(xiàn)象。1974年3月上海某儀器廠使用同年2月出廠的100多只40Mn2鋼新瓶充裝一氧化碳，充裝壓力98MPa，同年7月經(jīng)檢查有19只瓶壁穿孔漏氣，其余氣瓶也有肉眼可見的微裂紋。上海某研究所，使用同樣氣瓶9只，充裝一氧化碳，充裝壓力108MPa，保存512個月，先后發(fā)生漏氣，其中一只氣瓶爆炸。經(jīng)金相分析發(fā)現(xiàn)：在漏氣部位金屬基體上，存在大量穿透性裂紋，并有裂紋分枝現(xiàn)象，呈現(xiàn)出典型的應力腐蝕開裂的特征。然而，這種由于應力腐蝕而引起氣瓶開裂或爆炸的畢竟是極少數(shù)。經(jīng)500h掛片試驗證明，瓶內液相水的存在是40Mn2鋼產(chǎn)生應力腐蝕開裂的條件，只要水的分壓低于飽和水的蒸汽壓而不出現(xiàn)液相水，一氧化碳氣瓶是不會產(chǎn)生應力腐蝕開裂的。氣瓶的外壁腐蝕檢查是比較簡單的，因為大氣腐蝕會在氣瓶上造成均勻腐蝕(或稱普遍腐蝕、面腐蝕)或局部腐蝕(例如點腐蝕，線狀腐蝕)，這些缺陷用肉眼直觀便可以發(fā)現(xiàn)。氣瓶內壁腐蝕的檢查要比外壁復雜一些。因為內壁的腐蝕形式復雜，而且在檢查時需要光源輔助。當氣瓶的內壁掛有涂層或鍍層，而且這種防腐的保護層保存得完好，又沒有值得懷疑的跡象可不將其清除?？傊l(fā)現(xiàn)應力腐蝕的氣瓶應予以報廢以外，其余的腐蝕缺陷，均應根據(jù)剩余壁厚是否小于標準規(guī)定值的辦法(實質是強度校核)，決定取舍。2形變損傷由于氣瓶的反復充裝和流動使用，氣瓶在運行的各個環(huán)節(jié)上，都會出現(xiàn)因外力的撞擊或擠壓，而在氣瓶上發(fā)生凹陷、劃痕、凹坑等機械損傷；或因內壓使氣瓶失去穩(wěn)定性，造成鼓包(凸起)或整體變形。這類缺陷一般在氣瓶的外觀初檢中很容易被發(fā)現(xiàn)，但是作為缺陷評定，單單憑借氣瓶檢驗員的感覺器官去判斷缺陷是遠遠不夠的，必須采用各種量具對缺陷直接去測量。在現(xiàn)行各種氣瓶定檢標準中，對于凹陷的評定是采用測量其最大深度的辦法(GB 8334中關于凹坑的概念，實質是凹陷的含義，亦是以其最大深度進行評定)；對于凸起(鼓包)的評定是采用測量圓周伸長率的方法(GB 8334和GB 13076除外)；對于凹坑的評定是采用測定其剩余壁厚的辦法。應該說，無論對于凹陷、凸起(鼓包)或是凹坑，其缺陷區(qū)域的材料，已處于塑性變形的狀態(tài)，也就是說，應力應變已失去線性關系，所以，不能單純以靜壓強度的觀點去評定這類缺陷，而應以許用應變對其缺陷幾何尺寸的判廢標準去進行評定。其數(shù)據(jù)應由試驗確定。GB 8334起草中，作了大量的試驗工作。其中，凹坑(按GBT 1300591的規(guī)定，應叫凹陷)深度從2mm試驗到18mm；其深度與寬度之比，從115試驗到15(見表61)。 表6-1瓶底凹坑對氣瓶爆破性能的影響（氣瓶材料：NS50W）凹坑尺寸屈服壓力（MPa） 爆破壓力（MPa） 容積變形率(%) 寬度深度無凹坑-6.710.412.43026.39.710.03046.410.39.93066.710.613.86046.410.010.56086.510.413.560126.510.717.59036.310.414.59066.310.413.790126.19.510.6注：該試驗數(shù)據(jù)未考慮瓶壁厚度的影響劃痕(磕傷、劃傷、損傷)是氣瓶表面缺陷中對其強度影響校大的一種，而且，縱向劃痕比其它方向劃痕更具有危險性。其中，以劃痕的深度影響最大，劃痕長度也有一定的影響(見表62和圖6-4)。圖中虛線表示GB 8334規(guī)定的劃痕判廢界限，它不但能夠保證不發(fā)生低壓爆破，而且能夠保證容積變形率大于65的要求。表6-2 劃痕尺寸的影響（武20鋼）劃痕尺寸（mm）屈服壓力（MPa）爆破壓力（MPa） 容積變形率（） 長度深度無劃痕6093.728.4500.553.782.69.6501.053633.4501.554571.61000.455849.31000.85673.65.41001.254571.41500.3548612.91500.6548612.91500.95567.34.41000.4-82.512.31000.81-68.34.71001.34-51.31.2注； 該數(shù)據(jù)未考慮剩余壁厚的影響； 劃痕均為025mm半徑的尖劃痕。 GB 8334起草中，對于腐蝕減薄與劃痕復合缺陷、腐蝕減薄與凹坑復合缺陷以及凹坑與劃痕復合缺陷的影響，也進行了大量試驗(見圖6-5和圖66 )。復合缺陷對氣瓶爆破性能產(chǎn)生較大的影響，其低壓爆破的臨界尺?r明顯低于單項缺陷的臨界尺寸。裂紋是氣瓶中最危險的一種缺陷。因為它是導致氣瓶脆性爆破的主要因素，并加速氣瓶的疲勞破裂與腐蝕斷裂。按其產(chǎn)生的階段可分成制造中形成的裂紋和使用中產(chǎn)生或發(fā)展的裂紋，(1)原材料上的裂紋 這種裂紋是由于金屬材料本身存在著嚴重疏松、縮孔、白點和非金屬夾雜物等缺陷，在軋制成鋼板或鋼坯時形成的裂紋。這種裂紋有時在內部，有時在表面。在深加工過程中，有時會較明顯的發(fā)現(xiàn)氣瓶上存在著裂紋，但有時在氣瓶制造過程中沒有發(fā)現(xiàn)，而在氣瓶定檢中卻被檢查出來。(2)軋制裂紋 一些沖拔(拉伸)的氣瓶，在其熱加工過程中，或因熱加工參數(shù)不合理，或因坯料在加熱爐高溫區(qū)停留時間過長或因變形減薄過程中冷卻水溫差的影響，常常發(fā)現(xiàn)有軋制裂紋。由于這類微裂紋在使用中產(chǎn)生擴展，而被檢驗出來。(3)淬火裂紋 在調質氣瓶的熱處理過程中，由于氣瓶主體材料化學成份的影響、原材料缺陷的影響、氣瓶結構的影響、淬火前的原始組織和應力狀態(tài)的影響、加熱與冷卻因素的影響、使氣瓶在淬火時產(chǎn)生裂紋。此類缺陷一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即報廢。