球罐焊縫超聲波檢測淺析

陳建新

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院常熟分院，江蘇 常熟 215500）

球罐為大容量、承壓的球形儲存壓力容器，廣泛應用于石油、化工、冶金等部門，可以用來作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮及其他介質的儲存容器。由于其體積龐大，一旦出現安全事故，其影響會相當巨大。因此，球罐的定期檢驗就顯得尤為重要。

而超聲波檢測，就是其定期檢驗中常用的一種無損檢測方法。其優點是檢測厚度大，靈敏度高，速度快，成本低，對人體無害，能對缺陷進行定位和定量。超聲波檢測對缺陷的顯示不直觀，探傷技術難度大，容易受到主客觀因素影響，要求富有經驗的檢驗人員才能辨別缺陷種類、適合于厚度較大的零件檢驗，使超聲波探傷也具有其局限性。

1 球罐缺陷的超聲波檢測

常熟某氟化工有限公司有一臺1 000 m3氟里昂球罐，設計壓力2.63 MPa，設計溫度60℃，母材材質為16MnR，厚度為56 mm。焊接坡口為X型。該球罐2003年10月制造，2003年12月投用。2012年11月份進行第三次定期檢驗。

通過資料審查發現，該球罐前兩次定期檢驗中，通過超聲波檢測，均發現有大量超標缺陷（缺陷反射波在Ⅱ區及以上，按JB/T4730.3-2005評定為Ⅲ級者，后通過原安裝單位進行修理，并重新進行整體熱處理，復檢合格）。因此這次定期檢驗，超聲波檢測比例仍定為100%。

通過檢測，該球罐未發現有Ⅲ區缺陷，最高缺陷反射波也剛過定量線，按端點6 dB法測其指示長度約30 mm，評定為Ⅱ級，其余大部分都在Ⅰ區及以下，但是有3處反射波雖然不高，可指示長度（注：按評定線的絕對靈敏度法，非標準規定）非常長，在1 800～2 500 mm之間，而且其中最長一處，其出現反射波的起始點剛好在上次返修處，邊界非常明顯。超聲波探頭移到上次返修處，沒有反射波，但剛移出返修部位，一條反射波就明顯顯現，其間有斷續，但基本可以連成一片，總長達2 500 mm，而且深度不一，從內表面算起在12～28 mm之間，部分區間有多重反射波。

考慮到前兩次檢驗情況，并且結合坡口形式、焊接工藝、反射波的位置、波形判斷，裂紋的可能性很大。一般來說，通過傳統超聲波檢測發現的缺陷，其定位、定量比較準確，但因為其檢測方法固有的局限性，難以有效地辨別缺陷的性質。

2 確定缺陷性質的一般方法

確定缺陷性質，一般有以下方法：

（1）通過其他的無損檢測手段。比如射線檢測、TOFD檢測等；

（2）破壞性驗證。如砂輪打磨、碳弧氣刨再結合滲透、磁粉檢測或肉眼觀察等。

（3）通過制作大量模擬試塊，對反射波進行對比確定。

但是上述方法各有局限性。針對這次檢驗的球罐，由于壁厚達56 mm，一般如X3505射線機也很難穿透，而安裝時采用的γ源拍片，雖然能達到JB/T4730.2-2005的相關要求，但根據前兩次定期檢驗情況來看，雖然當時超聲波檢測發現很高的缺陷反射波，最高達SL+21dB，而且指示長度很長，但是不管是查閱安裝時所拍的片子，還是后來針對該缺陷重新用γ源拍的片子，都沒發現有任何缺陷的影像；然而最后返修時，通過打磨出來的情況看，確定為裂紋。

由此也說明，針對該球罐用γ源拍片，其裂紋的檢出率非常低；而用TOFD、模擬試塊等來確定缺陷的性質，一來條件有限，而且還需要很豐富的專業經驗來判定。

因此，最后跟使用單位協商確定，通過邊打磨邊做表面無損檢測的辦法，一直打磨到其最深28 mm為止，來確定是否為裂紋。后來通過實際打磨并經滲透檢測，確定是裂紋（如圖1、圖2）。

圖1 打磨深度15 mm

圖2 打磨深度24 mm

3 結束語

由上述案例，筆者得出以下幾點體會：

（1）超聲波檢測在球罐檢驗中，是一種非常簡單、有效的檢測方法，尤其是對厚板（≥46 mm）制球罐，用K1和K2兩種探頭檢測，其對裂紋等危害性缺陷的敏感性很強，比用X射線或γ射線的效果要好，結合被檢測對象的狀況和反射波波形特征，通過大量的實踐，甚至可以比較準確地判定缺陷的性質。

（2）超聲波檢測中，在不影響分辨力的前提下，可以適當提高檢測時的掃查靈敏度。當發現較明顯反射波的情況時，不管是在Ⅰ區或以下，都應該認真分析，根據其深度、長短、分布情況，進行仔細甄別，而不應輕易放過，特別是長度很長，反射波比較明顯，均應引起足夠的重視，必要時可以用射線等相互驗證。而對于厚板，由于射線對裂紋檢出率的影響因素較多，亦可對重點懷疑區域進行開挖焊縫，采用邊打磨邊采用表面無損檢測的方法，進行確認。

（3）檢測人員的責任心非常重要。有人認為按照JB4730-2005要求，反射波在Ⅰ區及其以下的均不需理會，但值得提醒的是，標準還規定，如果是裂紋等危害性缺陷，則應判定為Ⅲ級。

[1]JB/T4730-2005，承壓設備無損檢測[S].