Page 44 - 理化检验-物理分册2022年第三期

马 江, 等: 某 Q345R 钢制压力容器超声测厚异常原因

1.2 力学性能试验
1 理化检验
压力容器厚度为 26mm , 满足 GB713-2014 标

1.1 化学成分分析 准要求( 大于16~36mm )。在压力容器厚度异常位
在压力容器超声测厚异常部位截取试样, 采用 置处截取拉伸、 冲击及弯曲试样, 进行力学性能试验。
牛津火花台式直读光谱分析仪测量其化学成分。由 表2中 D 为弯心直径, a 为试样厚度。由表 2 可见,

表 1 可见, 各元素含量均符合 GB713-2014 标准 该压力容器超声测厚异常位置处的力学性能均符合

对 Q345R 钢的技术要求。 GB713-2014标准对 Q345R 钢的技术要求。
表 1 压力容器超声测厚异常部位的化学成分
质量分数 / %
项目
C Si Mn Cu Ni Cr Mo V Ti P S
实测值 0.18 0.42 1.51 0.019 0.02 0.03 0.015 0.004 0.003 0.018 0.008

标准要求 ≤0.20 ≤0.55 1.20~1.70 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.08 ≤0.05 ≤0.03 ≤ 0.025 ≤ 0.010

表 2 压力容器超声测厚异常部位的力学性能 磨、 抛光后, 用 4% ( 质量分数) 硝酸酒精浸蚀, 采用
抗拉强度 / 屈服强度 / 伸长率 / V 型缺口冲击功 弯曲 蔡司台式光学显微镜观察显微组织。由图 1 可见:
项目
/
MPa MPa % A kv J 试验 壁 1 / 4 厚度处的显微组织为铁素体 + 珠光体, 晶粒
实测值 620 425 28 152 合格 度为 9 级, 无异常; 壁 1 / 2 厚度处的显微组织主要为

标准值 500~630 ≥325 ≥21 ≥41 D=3a 铁素体 + 珠光体, 晶粒度为 9 级, 可见多条与珠光体
不同的灰色过冷组织, 过冷组织中可见片状 MnS 夹
1.3 显微组织观察 杂物; 壁 1 / 2 厚度处的灰色过冷组织内部及其与铁
在压力容器超声测厚异常部位截取试样, 经打
素体边界处可见多条超过 100 μ m 的微裂纹。

图 1 压力容器超声测厚异常部位不同位置处的显微组织

异常及内部缺陷。
2 分析与讨论
压力容器超声测厚异常部位的显微组织异常,
通常情况下, Q345R 钢板中锰元素含量控制在 且沿钢板轧制方向板厚 1 / 2 处存在微裂纹, 但使用
GB713-2014 标准要求的下限值, 材料的力学性能 超声波 探 伤 仪 并 未 发 现 有 缺 陷 回 波 显 示。 根 据

即可满足标准要求。过高的锰含量能使材料的强度 NB / T47013.3 《 承压设备无损检测 第 3 部分: 超声
提高、 塑性降低, 同时, 铸坯在凝固过程中, 锰元素极 检测》 标准中关于承压设备用钢板超声检测直探头

易向心部富集, 导致钢板厚度方向中心位置处出现 的选用要求, 对于厚度为 20~60 mm 的钢板, 可选
大量 MnS 夹杂物, 以及贝氏体、 马氏体等异常过冷 用单晶直探头或双晶直探头进行检测。
组织, 这种硬而脆的过冷组织会破坏钢板的组织连 根据 GB150-2011 《 压力容器》 标准, 在介质毒

续性, 当受到外力或热加工过程中的温度应力作用 性为极度或高度危害以及湿 H 2 S 环境中, 壳体用钢
时, 在 MnS 夹杂物或过冷组织与铁素体界面处会产 板厚 度 不 小 于 12 mm 的 压 力 容 器, 需 按 JB / T

生应力集中, 从而形成微裂纹。因此, 对于低合金高 4730.3 《 JB / T4730.3 》 标准中规定的方法进行超声检
强度钢中的锰含量, 在保证材料强度要求的基础上, 测, 且质量等级不低于 Ⅱ 级。 对于该压力容器厚度
适当控制加入量, 减少钢板内部锰偏析造成的组织 ( 下转第 52 页)
3 2