东莞市特种设备检测技术服务中心有限公司东莞523120
摘要：采取磁粉、硬度、射线、超声、金相检测及化学分析对液化石油气储罐裂纹缺陷进行分析，以确定该裂纹缺陷产生的原因。为确保特种设备安全运行，避免往后该类型压力容器出现类似安全问题作出指导意义。
2014年4月，东莞检测中心对我市某公司一台100m'液化石油气储罐进行定期检验。规格为中2800X18X16844mm，设计参数为1.76MPa、50C，主体材质为16MnR，类别为第三类压力容器。
经磁粉检测，在第三条环焊缝旁（见图1），发现一条长约2.1米、近似与环焊缝平行的线性显示，为查明缺陷产生原因，中心又针对该缺陷部位增加了硬度检测、射线检测、超声检测和金相检验。
图1缺陷部位示意图
在其中400mm、宽约10mm的区域内厚度值有异常，测厚仪显示为1.8~3.5mm，而母材部位均在18mm以上。
一、实验室条件下对现场提取的储罐裂纹样品检测分析。
1、样品
从气罐初检有裂纹部位切割4块（尺寸约800X900/mm）钢板，其中两件钢板肉眼可见近似于与环形焊缝平行的长条线性裂纹，在垂直裂纹不同位置作多个剖面，测定气罐用材的化学成份、硬度，观察裂纹产生与发展形态及显微组织。
图2为切取金相样品位置及编号照片。1#钢板切取I#、II#、Ⅲ#、Ⅳ#四个样品；2#钢板切取A#、B#、C#、D#四个样品及A1、A2、A3.三个样品。
图2在1、2号钢板上：切取金相样品位置及编号
切取的金相样品含焊缝、裂纹及对焊两种板材。尺寸为厚度6mn，长70mn，高18mm（为对焊板材厚度）。
2.化学成份、硬度
图3为其中一片样品磨抛后经4%硝酸酒精浸蚀后的宏观组织形貌。反映了裂纹所处大概位置及走向。对图3所示各区化学成份进行测试，结果如表1：
化学成份测定结果，显然未检出裂纹的钢板含碳量与98.10.7，但产生裂纹的钢板含碳量（0.22%）已超出标准的上限，表明对焊的两件钢板应不属于同一批次钢材。
图3一片金相样品浸蚀后显示的宏观组织
3、金相试样宏观裂纹的分布形态对比
图4为两块钢板中近似平行于环形焊缝的裂纹垂直剖面各试片宏观组织对比。
图中钢板1由右往左编号分别为Ⅰ→Ⅳ；钢板2由左→右编号分别为A→D。板1的I#与板2的A#是相邻板块，距离约40mm。后在A→B区间超声探测发现有些可疑情况，故在靠近A又连续切割3件宽度各为5m的A1、A2、A3样品进
行检测，其结果一并示于图4。
图4从两件钢板上切取的11件试片宏观组织及裂纹形态
可见对焊两件钢板只有一件发现几近平行于环形焊缝的裂纹，且裂纹始于气罐内壁，并以约25°的小角度向基材延伸发展，但裂纹垂直深入基材深度浅，与板材表面的夹角越来越小，直至几乎与板材表面呈平行态。
4、裂纹金相组织全貌、深度、长度
根据宏观裂纹大小、形态先取具有代表性的A#、I#.IV#、D#位的裂纹进一步作金相观察。
图5a、b、c、d分别为图7中A#、I#、IV#、D#在不同放大倍数下的裂纹形态及组织。
图5-a、b（即A#、I#）的裂纹为已检测到的较深、较长裂纹，其垂直于气罐表面往基材的最大深度为1.68mm；延伸长度为9.68mm（图8-a）及深度1.25mm、长度8.10mm（图8-b）。
而图5-C裂纹垂直深度0.73m，长度3.27mm.
图5-d为钢板表面裂纹头部已被埋焊在焊缝内，但近于平行内壁的封闭环形裂纹的长度6.25mm，垂直最大深度1.10mm.
以上所说的裂纹长度事实上是一条环形裂纹带的宽度，而裂纹带的总长度应在2m左右，裂纹带离气罐内壁的最深垂直距离在2mm左右，局部会深些。
5、裂纹最大深度的探查
在现场检测曾探测到裂纹最大深度达9.8m的可疑部位，后来在实验室对割取的4块钢板再行超声探伤检测，在原宏观可见的裂纹段发现有些可疑区域，即图5的A-B区间，于是在该可疑处，每隔5mm连续切割3件试片（编号为Al#、A2#、A3#），磨抛剖面后经4%硝酸酒精浸蚀，其宏观裂纹形态见图4可见其裂纹大小、形态与A区切片基本相似，没有发现达9mm左右较深的的内部裂纹缺陷。
6、裂纹性质
从以上多部位裂纹形态、延伸发展趋势，可定性判断为原始钢板表面存在折叠缺陷。
图5-a图4中A#样品裂纹形态及组织
图5-b图4中Ⅰ#样品裂纹形态及组织
图5-c图4中Ⅳ#样品裂纹形态及组织
图5-d图4中D#样品裂纹形态及组织
图6为一条折叠裂纹头部及其内充填氧化物形态。从珠光体组织（黑色）的变形方向，可判断轧制方向，其“舌尖”就是氧化、脱碳明显的区域。
图6折叠裂纹头部组织形态图7图5-a裂纹头部“舌尖”位放大像
图8为图5-a裂纹头部“舌尖”位的放大像；图9为图5-a裂纹头部“舌尖”对面的组织放大像。可见“舌尖”组织以铁素体（白色）为主，珠光体<黑色）量很少，这是因氧化、脱碳造成的，而未发生脱碳的组织珠光体量明显多。
图8图5-a裂纹头部“舌尖对面的组织放大像500X
图9为图8-a裂纹尖端放大像100×
结论
液化石油气贮罐的裂纹是因使用了表面存在折叠缺陷的钢板。该缺陷刚好出现在罐体内
壁且刚好几乎平行于环形焊缝，表面环形裂纹总长度约2m左右（部分被埋在焊缝内）。事实上这是一条近似平行于气罐内壁的弧形环状裂纹带，带的长度约2m左右，弧状宽度在10mm左右，而离罐内壁垂直深度在1~3mm之间。
被检测的两块对焊钢板只检到其中一块有裂纹缺陷，且其化学成份与l6MnR有偏差，未检测到裂纹的钢板化学成份符合16MnR要求，表明缺陷钢板与正常钢板应为不同批次产品，重要的是前者热轧成形时产生了较严重的折叠缺陷。