Wie verhindert man Risse in Druckbehältern?

I. Materialauswahl und -management – ​​Kontrolle des Rissrisikos an der Quelle

1. Auswahl von Materialien mit ausgezeichneter Rissbeständigkeit

Priorisieren Sie Stähle mit niedrigem Kohlenstoffäquivalent (wie SA516GR70), die eine gute Schweißbarkeit und eine geringe Kaltrissneigung aufweisen.

Vermeiden Sie in Umgebungen mit korrosiven Medien wie Schwefel und Chlor die Verwendung von Materialien, die empfindlich auf Spannungskorrosion reagieren, wie z. B. austenitischer Edelstahl.

Wählen Sie unter Niedertemperaturbedingungen Materialien mit guter Tieftemperaturzähigkeit aus, um sicherzustellen, dass die Schlagenergie der Auslegungstemperatur entspricht (z. B. größer oder gleich 27 J bei -46 Grad).

2. Strikte Kontrolle des Gehalts an schädlichen Elementen

Begrenzen Sie den Schwefel- und Phosphorgehalt im Grundmetall und in den Schweißmaterialien (im Allgemeinen auf weniger als oder gleich 0,03 % bis 0,04 %), um Heißrisse und Sprödbrüche zu verhindern.

Kontrollieren Sie den Kohlenstoffgehalt (im Allgemeinen<0.12% in welding wire) to reduce the tendency for crystallization cracking.

3. Trocknen und Reinigen von Schweißmaterialien

Verwenden Sie Schweißelektroden mit niedrigem-Wasserstoffgehalt und trocknen Sie sie streng gemäß den Vorschriften, um eine Zersetzung durch Feuchtigkeit und das Eindringen von Wasserstoff zu verhindern und so das Risiko wasserstoffbedingter Risse zu verringern. Reinigen Sie die Fase und beide Seiten, um Öl, Rost, Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen zu entfernen und so Wasserstoffquellen und das Risiko von Schlackeneinschlüssen zu reduzieren.

II. Optimieren Sie den Schweißprozess – kontrollieren Sie thermische Spannung und Wasserstoffdiffusion

1. Vorwärmung und Zwischenlagentemperaturregelung

Bei dickwandigen oder hochfesten Stahlbehältern vorwärmen (normalerweise 150–300 Grad), um die Abkühlgeschwindigkeit zu verringern, die Wasserstoffdiffusion zu verlangsamen und Kaltrisse zu verhindern.

Halten Sie die Zwischenlagentemperatur über der Vorwärmtemperatur, um Wiedererwärmungsrisse zu vermeiden, die durch wiederholtes Erhitzen der Schweißnaht entstehen.

2. Rationale Auswahl von Schweißparametern und -reihenfolge

Kontrollieren Sie Schweißstrom, Spannung und Geschwindigkeit, um eine übermäßige Wärmezufuhr zu vermeiden, die zu einer Kornvergröberung oder einer unzureichenden Verschmelzung führt.

Verwenden Sie Techniken zum symmetrischen Schweißen und zum segmentierten Gegenschweißen, um die Zwangsspannung zu verteilen und Schweißverformungen und Restspannungen zu reduzieren.

Vermeiden Sie „pilzförmige“ Schweißnähte, verbessern Sie den Schweißnahtbildungskoeffizienten und verringern Sie die Tendenz zur Kristallisationsrissbildung.

3. Wärmebehandlung nach dem-Schweißen und Entfernung des Wasserstoffs nach dem-Schweißen

Führen Sie nach dem Schweißen eine Wärmebehandlung durch (z. B. Halten bei 200–300 Grad für mehrere Stunden), um das Entweichen von Wasserstoff zu beschleunigen und eine verzögerte Rissbildung zu verhindern.

Bei Behältern, die anfällig für Spannungskorrosion sind oder aus hochfestem Stahl bestehen, führen Sie nach dem Schweißen eine spannungsentlastende Wärmebehandlung (PWHT) durch, um die Restspannung zu reduzieren.

III. Tragwerksplanung und Stressmanagement – ​​Reduzierung der Stresskonzentration

1. Optimierung des Strukturdesigns

Vermeiden Sie scharfe Ecken und abrupte Querschnitte. Verwenden Sie sanfte Übergangsdesigns, um lokale Spannungskonzentrationen zu reduzieren.

Verbessern Sie die Verbindungstypen, indem Sie beispielsweise hervorstehende Düsen durch bündige Düsen ersetzen, um starre Einschränkungen zu reduzieren und Risse bei der Wiedererwärmung zu verhindern.

2. Kontrolle der Restspannung in der Fertigung

Eliminieren Sie Restspannungen, die beim Bearbeiten und Schweißen entstehen, durch Wärmebehandlung, Kugelstrahlen usw.

Vermeiden Sie übermäßige Kaltumformung, um Kaltverfestigung und Mikrorissbildung zu verhindern.

3. Verwenden Sie lamellenreißfesten Stahl

Wählen Sie für große, dickwandige Behälter Stahl mit extrem niedrigem Schwefelgehalt (S kleiner oder gleich 0,005 %) oder Stahl mit zusätzlichen Modifikatoren zur Verfeinerung der Korngröße und zur Verbesserung der Lamellenrissfestigkeit.

IV. Prävention und Kontrolle während Betrieb und Wartung – Verhinderung der Rissausbreitung während des Betriebs

1. Kontrolle von Schwankungen der Betriebsbedingungen

Vermeiden Sie häufiges Ein- und Ausschalten sowie drastische Druck- und Temperaturschwankungen, um das Risiko von Ermüdungsrissen zu verringern.

Führen Sie für Behälter unter wechselnder Belastung eine Ermüdungsbemessung durch und wählen Sie Materialien mit guter Plastizität aus.

2. Verhinderung von Spannungsrisskorrosion (SCC)

Wählen Sie geeignete Materialien aus und vermeiden Sie Materialunverträglichkeiten mit empfindlichen Medien (z. B. vermeiden Sie die Verwendung von austenitischem Edelstahl in Meerwasserumgebungen).

Verbessern Sie die korrosive Umgebung durch kathodischen Schutz, Beschichtungsisolierung oder den Zusatz von Korrosionsinhibitoren.

Kontrollieren Sie die Konzentration und Temperatur von Alkalilösungen; Bei Überschreitung kritischer Werte ist eine Wärmebehandlung nach dem-Schweißen obligatorisch.

3. Regelmäßige Inspektion und Früherkennung

Führen Sie äußere Prüfungen, zerstörungsfreie-Prüfungen und Wanddickenmessungen gemäß den „Regeln für die regelmäßige Prüfung von Druckbehältern“ durch. Konzentrieren Sie sich auf die Inspektion von Hochrisikobereichen wie Schweißnähten, Düsen und Übergangszonen von Endkappen, um Mikrorisse umgehend zu erkennen und zu beheben.