在用壓力容器檢驗中關于母材夾層的討論

楊勝濤

（南京圣諾熱管有限公司，江蘇 南京 210009）

在用壓力容器檢驗中關于母材夾層的討論

楊勝濤

（南京圣諾熱管有限公司，江蘇 南京 210009）

對在用壓力容器進行厚壁檢測時，發現測厚值變小，但所測部位沒發現腐蝕狀況，很可能是母材有夾層缺陷。為了明確缺陷類型和消除缺陷，做進一步的無損檢測,確定缺陷級別，以進行焊接返修，達到保證設備安全運行目的。

壓力容器；母材夾層；檢測；焊接工藝評定

當我們對壓力容器進行厚壁檢測時，有時會發現測厚值變小了，但觀察所測部位也沒發現有腐蝕的狀況，究其原因很可能是母材有夾層缺陷。隨著使用時間的增長和一些特殊介質的作用，夾層缺陷就有可能造成鼓包或鼓包裂紋等。至于這是不是夾層缺陷，還需要做進一步的檢測。如果確定是夾層缺陷，就要及時采取措施，弄清楚夾層分布的情況和它與母材表面形成的傾斜度，同時記錄下來。本文通過對夾層的形成機理、特征分析和檢測方式介紹，說明壓力容器存在夾層的危害，提出對存在夾層的危害處理方法，已達到保證設備安全使用的目的。

1 壓力容器檢驗方法的基本介紹

壓力容器是一種盛裝液體或氣體、承載一定壓力的密閉裝置。常見的壓力容器有儲存容器、反應容器、分離容器等。在石油、化工等各個部門中，壓力容器都起到了重要作用。壓力容器本體主要受壓元件件由殼體、封頭等組成，另外還配有安全附件等。壓力容器因為密封、承壓和介質等因素，很容易引發爆炸、泄漏等事故，對人員、設備和財產造成安全威脅，同時對環境造成嚴重污染。因此世界各國都特別重視壓力容器生產和使用管理。

對壓力容器進行全面檢驗時，主要是對本體焊縫及母材表面進行檢查，全面檢驗通常是六年一次。有些沒有發現缺陷、壓力較低、無毒、無腐蝕性介質容器或非易燃等壓力容器，可以不做無損探傷檢查。壓力容器的內外部檢驗一般是三年一次，除了進行外部檢查外，還要利用無損檢測方法檢查焊縫的內部質量。當容器的介質含有劇毒或強腐蝕性就要縮短檢驗周期。檢驗人員一旦發現對安全造成威脅的情況，要及時反饋，以便使用部門采取措施消除事故隱患。

2 形成夾層缺陷的特征及原因

夾層是一種鋼板中的常見缺陷，也可稱為分層。由于在鋼板內部原本有局部或整體基本平行于鋼板表面的未熔合界面，這種制作過程中產生的鋼板內部的界面就是夾層。

夾層產生的原因主要有兩種。第一種是開口型夾層，這種夾層直接延伸到鋼板表面形成了溝紋狀的裂紋。開口型夾層可以直接在鋼板的斷口處發現。第二種是在鋼板內部和鋼板表面分開，在鋼板的表面端口處看不出來，稱為封閉性夾層。通常在壓力容器檢驗中發現的就是封閉性夾層。它處于鋼板內部，一般是面積較大而且形狀不規則的塊狀。這種夾層缺陷從鋼廠帶到制造廠，如果制造廠不對其進行百分百超聲波探傷就發現不了，就被制作加工成產品出廠了。

至于為什么存在鋼板夾層缺陷，原因如下：在軋制的時候，鋼中的非金屬夾雜物因為塑性變形由球形變成橢圓形，然后變成了片狀。夾雜物和基體界面很容易分離，隨著基體不斷變形，中間的空洞變大，夾雜物在中間聚集就變成鋼板夾層了；其次是硫化物在軋制過程中與金屬基體一起變形成條狀物，形成夾層；因為鋼胚內部在軋制之前就有裂紋、縮孔等原始缺陷，所以在軋制時就變成了夾層。綜上所述，就使鋼胚材料在軋制過程中不可避免產生的夾層。

3 夾層缺陷的檢測方法

在實際檢測時，如果發生誤判就會給單位造成不必要的損失。但在《壓力容器定期檢驗規則》里也沒有提到母材夾層的具體檢驗方法，現在只能提供實際工作過程中的檢測方法僅作參考。

（1）利用測厚儀進行粗略地判定。當測量壁厚時，突然發現壁厚變薄了，就有可能是夾層缺陷。先要在變薄區域進行逐點測定，將測定的數據在圖上記錄下來后初步分析可疑部位的范圍。如果范圍較小，就可能是母材中的小氣孔或雜質等引起的，危害性較小。如果范圍較大，可能就是夾層缺陷。

（2）利用超聲波探傷儀進行測定。直接將超聲波探傷儀的探頭對可疑部位進行測定。因為在夾層的邊緣處進行探測時，會同時出現夾層缺陷波和底波，所以如果有缺陷波沒有底波時，就確定夾層存在。但有時候夾層與母材內表面的夾角超過了直探頭的半擴散角，超聲波探傷儀的屏幕上就沒有顯示。這時就要換成晶片尺寸較小、頻率較低的直探頭再探。在檢測到夾層缺陷后，就要用探傷儀測量夾層與母材表面形成的夾角。

當夾層缺陷波平行于超聲波探傷儀屏幕上的水平刻度線時，該夾層與母材平行，就無需評級。當夾層缺陷波與超聲波探傷儀屏幕上的水平刻度線不平行時，該夾層與母材內表面形成一定的角度，通過以下方法來計算夾角的大小：先要在夾層空間里找出與母材內表面距離一樣的點，然后連成一條直線。在這條直線上做垂線，沿著垂線找到夾層的兩個端點。夾層缺陷與母材內表面之間的夾角即是這兩個端點到母材內表面的距離與端點在母材內表面上距離之比的反正切值。夾角小于10°就是2級或3級，夾角大于10°就要通過其他方法確定該夾層是否影響容器的安全使用。

4 夾層缺陷造成的危害及影響

夾層本身降低了鋼板的強度，造成安全隱患。如果鋼板中的夾層面積比較小，而且分布的距離較遠，對鋼板的性能沒有太大影響。如果鋼板中的夾層比較集中，面積又大，就會對鋼板性能造成嚴重影響。它會使沿鋼板厚度的力學性能變得惡化，鋼板對力的反應變得敏感，導致鋼板的沖擊韌性、抗疲勞性降低。

5 采取有效的措施預防和處理夾層缺陷

由于母材夾層缺陷造成壓力容器不能安全使用，甚至帶來嚴重的事故和損失，所以如何在事故發生之前發現安全隱患，防范于未然非常重要。在發現夾層缺陷后，要及時處理。壓力容器檢驗人員在進行檢驗或檢修時，嚴格檢查容器應力集中等部位。通過測厚的方法看是否發生鼓包，或判定夾層缺陷的具體情況。為從根本上保證容器制造母材無夾層，就要嚴格把握制造材料，使用優質的制作材料，為制作壓力容器打下穩固的基礎。

通過《壓力容器定期檢驗規則》對夾層缺陷定級后，由于夾層缺陷會對壓力容器的安全運行造成影響，所以要及時處理夾層缺陷。先用超聲波探傷儀準確測量出夾層缺陷的范圍，可以直接挖除缺陷部位，或者采用堆焊方法修復它。

當然，修復前一定要根據NB/47014《承壓設備焊接工藝評定》等標準執行，以驗證所擬定的焊接工藝正確性，而從工藝上保證堆焊的焊接質量。壓力容器的焊補等也必須由有資質的單位履行相關手續后才允許組織實施。

6 結束語

目前使用的壓力容器種類多、數量大，介質也是多種多樣，發生事故后造成的危害各不相同。壓力容器檢驗人員定期對壓力容器進行檢驗時，發現鋼板的夾層缺陷很常見，為了保證壓力容器的安全運行，有必要對母材夾層問題做深入研究。通過對壓力容器中的母材夾層缺陷的產生原因、危害性進行分析，先證實夾層缺陷是否存在，再做進一步的測量和修復。要想從根本上保證母材無夾層缺陷，最好是壓力容器制作單位在制作之前就用對母材進行檢測，為后來制作壓力容器打下良好的基礎。

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In the Testof Pressure Vesselon the ParentMetalSandw ich Discussion

YANGSheng-tao

（Nanjing Shengnuo HeatPipe Co.，Ltd.，Nanjing210009，China)

The thick wall detection in the pressure vessel,found that the thickness value is smaller,but the site found no corrosion,is likely to be the parentmetal interlayer defects.In order to clarify the types of defect and defect elimination,do NDT further,determine the defect level,forwelding repair,to ensure safe operation of the equipment.

pressure vessel；the parentmaterial layer；TESTING；welding procedurequalification

TH49

B

1672-545X（2014）04-0190-02

2014-01-05

楊勝濤（1969—），男，江蘇南京人，工程師，長期從事鍋爐及壓力容器制造技術及管理方面工作。