壓力容器焊縫及其附近微裂紋的檢測

雙擊自動滾屏 發(fā)布者:黃麗萍1鄭忠良2關(guān)波1 發(fā)布時(shí)間:2009-08-12 閱讀:29次

摘要:在石化行業(yè)中，每年都有大量的壓力容器要進(jìn)行定期檢驗(yàn)。在檢驗(yàn)過程中，對檢測人員的要求是很嚴(yán)格的。它要求檢測人員不但要懂得各種檢測知識，而且還要懂得材料力學(xué)及斷裂力學(xué)等方面的知識。因?yàn)橹挥邪褵o損檢測知識和材料的斷裂力學(xué)知識有機(jī)地結(jié)合起來，才能夠?qū)z出的缺陷做出綜合的評定。

關(guān)鍵詞:壓力容器焊縫微裂紋檢測

1 問題的提出

在壓力容器無損檢測中，對近焊縫淺表面微裂紋的檢測是很困難的，也是在所有缺陷中檢出率最低的。如何才能夠更有效地檢測出容器的淺表面微裂紋呢?又如何才能夠?qū)θ毕葸M(jìn)行準(zhǔn)確地定位和定量呢?這個(gè)問題，對無損檢測人員來說，是非常重要而又十分現(xiàn)實(shí)的。

2 常規(guī)檢測及存在的不足

壓力容器的定期檢驗(yàn)主要是外觀檢驗(yàn)和無損檢測。而無損檢測常用的方法是磁粉探傷、表面著色、超聲波探傷、射線探傷等。就容器的淺表面微裂紋缺陷來說，單獨(dú)采用那一種探傷方法都是容易漏檢的。下面我們就來談一下各種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

第一種方法磁粉探傷法。它能有效地檢出鐵磁性物質(zhì)表面及近表面的裂紋，但對于非鐵磁性物質(zhì)則顯得無能為力。另外，對于人孔、支柱、接管等處的角焊縫，由于受空間限制，想要用磁粉探傷法檢測也是辦不到的。

第二種方法表面著色法。這種方法能有效地檢出表面開口性裂紋，但對于表面不開口的淺表微裂紋則無法發(fā)現(xiàn)。目前滲透劑的制造成本較高，且采用這種方法檢測，對工件表面的光潔度要求較高，大面積的檢測用此方法是很不經(jīng)濟(jì)的。

第三種方法超聲波探傷法。這種方法能比較靈敏地檢測出裂紋類面積狀缺陷，且生產(chǎn)成本低，檢驗(yàn)周期短，比較適合于大面積的檢測工作。但其不足在于對缺陷的準(zhǔn)確定位和定量比較困難，尤其是對操作人員的要求較高，加之工件表面光潔度、探頭性能、儀器穩(wěn)定性等因素的影響，出現(xiàn)漏檢及誤判的可能性較大。

第四種方法射線探傷法。由于此法能比較直觀地對缺陷進(jìn)行定性和定量，底片又可長期保存，所以在鍋爐壓力容器檢測方面得到了廣泛的應(yīng)用。但其對微裂紋的檢測確有其局限性，它要受到裂紋的寬度、深度、走向及透照參數(shù)、暗室處理等多方面因素的影響，并且用此法進(jìn)行大量檢測時(shí)，工作進(jìn)度較慢。通過分析可以看出，使用單一的某種方法對焊縫附近的淺表面微裂紋進(jìn)行檢測，均存在著諸多弊端，極易造成漏檢。

3 綜合檢測及缺陷的處理

由于微裂紋多產(chǎn)生在焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)，且多數(shù)在試件的表面看不到，所以要想準(zhǔn)確地對其進(jìn)行檢測，就必須采用綜合測試的方法。只有這樣，才能使容器內(nèi)的微裂紋缺陷盡可能地被發(fā)現(xiàn)，從而達(dá)到徹底清除的目的。

對壓力容器常規(guī)檢驗(yàn)時(shí)，首先對容器的內(nèi)外表面及焊縫用肉眼認(rèn)真普查一遍。必要時(shí)可用10倍以上的放大鏡仔細(xì)查看，對有懷疑的部位做好標(biāo)記。接下來對容器的焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行100%的磁粉探傷(鐵磁性材料)。對于人孔、支柱、接管等處受空間限制，磁粉探傷難以做到的地方，采用表面著色的方法進(jìn)行檢測。用磁粉探傷能有效地檢出焊縫極其附近的微裂紋，所以這項(xiàng)工作要認(rèn)真細(xì)致的進(jìn)行。對于出現(xiàn)裂紋磁痕的地方要做好記錄。然后用超聲波探傷儀進(jìn)一步確定所發(fā)現(xiàn)的裂紋磁痕是否屬實(shí)。認(rèn)為裂紋確實(shí)存在后，可用射線探傷法從不同的角度對裂紋處進(jìn)行拍片復(fù)查。一般情況下，淺表面微裂紋在底片上是發(fā)現(xiàn)不了的，只有裂紋的深度達(dá)到一定成度后，底片上才可顯現(xiàn)出來。發(fā)現(xiàn)了裂紋，如何進(jìn)行處理呢?對于射線檢測不到的淺表面微裂紋一般不需要進(jìn)行補(bǔ)焊處理，只需用角磨機(jī)將其磨掉即可。在打磨之前，先用測厚儀測一下裂紋附近的容器壁厚，然后根據(jù)以下公式核算一下容器的最小允許壁厚。

對于筒形殼體:Smin;PD1/2σt Y——P

對于球形殼體:Stain:PD1/4σt Y——P

式中:Smin—容器最小允許壁厚，cm;

P——容器最高工作壓力，kg/cm2;

D1——容器殼體內(nèi)徑，cm;

Y ——焊縫系數(shù);

σt——工作溫度下材料的許用應(yīng)力，kgf/cm2;

其中Y和σt 可從《鋼制壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》中查得。在打磨過程中，應(yīng)采取邊打磨邊進(jìn)行磁粉探傷、邊測厚的方法，直到磁痕消失。最后進(jìn)行一下表面著色檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)任何裂紋顯示即可。這樣處理表面微裂紋有兩個(gè)好處。首先，它可以大大縮短了缺陷的修復(fù)時(shí)間。其次，避免了焊后的熱處理工序。

對于射線檢驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)的裂紋不宜采用打磨去除的方法。因?yàn)樗哂幸欢ǖ纳疃龋瑧?yīng)在裂紋兩端鉆孔，磨削補(bǔ)焊。最后進(jìn)行熱處理，消除殘余應(yīng)力。

4 結(jié)束語

壓力容器經(jīng)長期運(yùn)行后，受交變載荷及溫度變化的影響，原本不超標(biāo)的缺陷要產(chǎn)生擴(kuò)展。在開停車頻繁、震動劇烈的情況下，也易導(dǎo)致疲勞裂紋的產(chǎn)生。因此，壓力容器的定期檢驗(yàn)是一項(xiàng)十分重要的工作。為了更有效地檢測出微裂紋這種危害性缺陷，在工作中應(yīng)當(dāng)制定出正確的檢測方案。綜合運(yùn)用各種無損檢測方法，對發(fā)現(xiàn)的缺陷做出正確的定性和定量。尤其是裂紋類缺陷的形狀及走向問題。只有正確地判斷出容器內(nèi)的缺陷，才能夠制定出相應(yīng)的修復(fù)方案，從而避免一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失。