【摘 要】 文章介绍了对一起在二氧化碳缓冲罐定期检验过程中，发现因疲劳失效产生裂纹及对分析裂纹产生的原因、修理方法和改进措施。
【关键词】 二氧化碳缓冲罐 振动 疲劳失效 裂纹 处理 方法 措施 效果
1 容器的基本情况
容器名称：二氧化碳缓冲罐
容器材质：316
2 主要参数
设计压力：3.1MPa
设计温度：-28-93℃
介质：CO2原料气
几何尺寸：φ1067×1575×18mm
3 概况
2010年3月本所检验人员在对天津市联博化工有限公司在用容器进行定期检验中，发现该公司一台二氧化碳缓冲罐的安全阀接管与容器本体连接处存在两条裂纹，其尺寸分别为95mm、80mm。经过刨挖确认深度为14mm。
4 失效原因分析
针对二氧化碳缓冲罐产生裂纹这一情况，检验人员向车间操作人员认真了解该台二氧化碳缓冲罐的运行情况，得知该台二氧化碳缓冲罐在运行过程中一直处于振动状态，振源来自与压缩机出口相连进料管道。对二氧化碳缓冲罐本体检查发现安全阀选用通径75mm，重量较大，安全阀和接管与容器本体构成悬臂梁结构，安全阀重量在接管与设备连接处产生较大的力矩。安全阀接管与设备连接处无补强圈。见示意图1。
二氧化碳缓冲罐产生裂纹的主要原因是由于进气管道剧烈振动牵动二氧化碳缓冲罐本体以相同频率进行振动，而安全阀重量较重，安全阀和接管与容器本体构成悬臂梁结构使安全阀的重量对二氧化碳缓冲罐本体构成较大的力矩，随着二氧化碳缓冲罐本体振动，在安全阀进口接管与二氧化碳缓冲罐连接处的焊接接头部位产生较大的交变应力。在交变应力的作用下造成这一区域受力最大的金属晶粒产生滑移，随着晶粒滑移的发展，滑移线之间产生交叉滑移，形成变宽、加深的滑移带，当滑移带内两个滑移面之间的距离较小时便会产生细微的间隙并逐渐发展成为微小的裂纹，微小裂纹处由于应力集中使裂纹两端不断的扩展和相互贯通，最终发展成为宏观裂纹，导致此处在振动和应力作用下发生疲劳失效破坏。
5 处理方法
首先对二氧化碳缓冲罐所有接管处的焊接接头和不连续部位进行着色无损探伤，特别对产生裂纹处的焊接接头进行重点检测，确认存在裂纹的数量，位置和长度，确定修理方案和方法。
对需要清除的裂纹两端采取打孔止裂的措施防止裂纹进一步扩大，利用机械手段和着色无损探伤对裂纹进行清除和确认，采用补焊和着色探伤的方法进行修复，将焊迹打磨平整圆滑过渡，经过着色无损探伤最终确认合格后进行液压试验。
由于该容器系美国制造，无原始资料，参照GB150-89第6.2、不另行补强的最大开口直径的规定，‘在圆筒、球壳、锥壳及凸形封头（以封头中心为中心80%封头内直径的范围内）上开孔时当满足下述要求时可允许不另行补强，b：当壳体名义厚度大于12mm时，接管公称直径小于或等于80mm：；当壳体名义厚度大于或等于12mm时，接管公称直径小于或等于50mm：’的要求及GB150-98第8.3不另行补强的最大开口直径的规定，‘壳体满足下述全部要求时，可不另行开孔，a：设计压力小于或等于2.5MPa：’的要求。笔者认为二氧化碳缓冲罐上安全阀进口管道采用规格为89×6mm，虽然其公称直径为76mm小于80mm在不需要另加补强的范围内，但已经接近GB150-1989第6.2的要求，考虑二氧化碳缓冲罐的实际工况和参照GB150-1998第8.3的规定向使用单位提出由使用单位在征得原设计单位同意后，在疲劳失效部位以补强圈的形式加强其强度的建议，最终在该处焊接接头处加装补强圈。
其次对由压缩机到二氧化碳缓冲罐的管道布置进行调整以此达到减小管道和容器的振动。通过分析我们认为造成管道的振动的原因有以下几个方面：
（1）来自往复式压缩机的运动部件往复运动时产生往复运动惯
