高强钢制储罐大角焊缝的裂纹成因分析、修补

本文主要介绍文献：  许皆乐 等.大型原油储罐大角焊缝裂纹检测分析及处理[J]. 石油和化工设备,2019, 22(11).

  文献主要内容 ：一台材质为 12MnNiVR 的10万方储罐，在投用10多年后开罐检验。对底圈壁板与罐底边缘板的角焊缝这一关键部位，进行了 磁粉+渗透 检测，在焊缝上发现了裂纹。 硬度检测 表明，裂纹附近的硬度较高，在查阅建罐资料后，推断是由于焊接没有进行 后热 ，使得焊缝区域冷却速度过快，形成淬硬组织，最终导致出现裂纹。

此后，将裂纹及周边区域机械清除，并进行焊补。 焊补严格按焊接工艺进行，并进行了预热和后热，焊缝复验合格（焊缝冷却后及24h后表面检测、硬度检测合格）。  

解读 ：

1 .   12MnNiVR 为大型储油罐钢板 ，材料标准为GB19189-2011《压力容器用调质高强度钢板》，是一种高强度调质钢，抗拉强度Rm>610 MPa, 屈服强试ReL>490 MPa。12MnNiVR可经受大线能量输入（≥100KJ/cm） ^[1] 的焊接，大型储罐的焊接工作量巨大，可不能小电流慢慢焊。 

2 .  对于Rm>540的高强钢，通常认为其屈强比大，韧性储备少，容易产生裂纹，所以 GB/T150.4 对这类钢在 无损检测 上的要求比较严格。例如：要求A、B类接头，100%RT或UT；C、D、E类接头，100%表面检测；厚度大于20mm时，应采用不同的检测方法（RT或UT）进行组合检测；热切割坡口应进行磁粉检测；耐压试验后所有焊缝还应进行表面无损检测；以及逐台制备焊接试件等等。 

而 GB 40341或GB 50128 ，对于ReL≥390MPa材料要求： 罐底边缘板对接焊缝，根部焊道PT，最后一层焊后PT或MT； 壁板和底板的内外角焊缝应进行PT或MT，并在充水试验后同样方法复验，且罐内角焊缝初层焊道应进行PT； 接管角焊缝在焊后及充水试验后进行PT或MT。  

MT磁粉检测、PT渗透检测虽然同为表面检测，但对于表面开口缺陷PT的显像更为清晰，裂纹特征更明显，不过对于非表面开口的近表面缺陷，PT是不如MT的。  

3 .  冷裂纹（包括延迟裂纹）是高强钢焊接中面临的主要问题，而硬度检测既容易操作（硬度计）、又无需取样破坏材料，是确定材料淬硬倾向和冷裂纹敏感性的一个常用的简便方法，尤其是焊接热影响区 ^[2] 。 

4 .  根据文献[3]的研究，12MnNiVR虽然焊接性比较好，但仍具有一定的 冷裂纹敏感性 ，如焊接热影响区HV350以上，应当进行适当的焊前预热和焊接后热。

预热 的主要作用为： 降低焊接接头的冷却速度，延长奥氏体转变的时间，从而减少钢材的淬硬倾向； 有利于焊缝金属扩散氢的逸出； 在一定程度上还可以调整或减轻焊接残余应力。

后热 的主要作用是降低焊缝结晶后接头的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，所以又称消氢处理。 它是防止高强钢出现冷裂纹（延迟裂纹）的有效措施。  

5 . 焊道修补时在修补焊道上增加一道凸起的 回火焊道 ，焊接完成后将回火焊道磨除并修整与原焊道圆滑过渡。

采用回火焊道对于碳锰钢焊缝修补是有好处的（这就是人们常说的 焊缝余高 的好处），可以消除或减少焊趾的氢集聚，改善热影响区的组织机构，防止焊趾裂纹。 回火焊作用是对盖面焊缝金属进行一次加热，此加热作用相当于对之前焊缝金属进行回火。

参考文献 

[1] 丁庆丰 等. 大型原油储罐用12MnNiVR钢板的焊接性能分析[J]. 武钢技术, 2012, 50(2).

[2] 李亚江. 焊接冶金学——材料焊接性[M]. 北京: 机械工业出版社, 2016.

[3] 汪辉. 12MnNiVR钢板焊接裂纹敏感性的试验研究[J]. 压力容器, 2003, 20(6).