球罐埋藏裂紋缺陷的幾種無損檢測方法對比研究

王 兵

（杭州市特種設(shè)備檢測研究院 杭州 310051）

球罐埋藏裂紋缺陷的幾種無損檢測方法對比研究

王 兵

（杭州市特種設(shè)備檢測研究院 杭州 310051）

采用超聲、射線、滲透、TOFD四種無損檢測方法，對一臺球罐進(jìn)行了全面檢驗，并發(fā)現(xiàn)了三處埋藏性裂紋缺陷。對不同檢測方法得出的結(jié)論進(jìn)行了對比研究，得出了不同方法在裂紋定性定量方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

球罐 裂紋 無損檢測

球罐由于體積大，結(jié)構(gòu)特殊，運(yùn)行參數(shù)高等特點(diǎn)成為企業(yè)運(yùn)行中的關(guān)鍵設(shè)備，也是全面檢驗中的重點(diǎn)檢驗設(shè)備［1］。其中無損檢測是其最重要的技術(shù)手段。如何高效地進(jìn)行球罐的無損檢測，提高缺陷的檢出率，避免漏檢，一直是檢驗人員著力解決的問題［2，3］。

通過優(yōu)化檢測方案，利用3天時間完成了一臺650m3氯甲烷球罐的全面檢驗工作，借助常規(guī)無損檢測技術(shù)（超聲，滲透，射線）和新興檢測手段TOFD共發(fā)現(xiàn)三條埋藏裂紋缺陷，排除了重大安全隱患，避免了缺陷漏檢。檢測結(jié)果表明，發(fā)揮各無損檢測方法的優(yōu)點(diǎn)不僅大大節(jié)約了寶貴的時間和企業(yè)成本，而且可以通過對缺陷的對比研究得出各檢測方法在定量定性方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 工程檢測案例

本次檢驗是該650m3氯甲烷球罐進(jìn)行的第二次全面檢驗，該容器設(shè)計壓力1.3MPa，規(guī)格φ10700×26mm，材質(zhì)16MnR，對接焊縫總長234m。上次檢驗只對T、Y型焊縫進(jìn)行內(nèi)部檢測，未發(fā)現(xiàn)埋藏缺陷。

本次優(yōu)化檢驗方案為對焊縫進(jìn)行100%超聲波快速掃描，對重點(diǎn)部位或有懷疑部位進(jìn)行TOFD檢測，必要時進(jìn)行滲透檢測復(fù)驗及射線檢測抽查。

首先借助超聲波儀快速掃描，在C10×B3的Ⅰ區(qū)、B4×A1的Ⅱ區(qū)、C16×B1的Ⅲ區(qū)均發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷（如圖1所示）。缺陷反射波幅位于SL+12.1～13.3dB之間，埋藏深度11.2～14.6mm之間，缺陷分布在狹長區(qū)域，伴有一定角度，探頭稍有偏差信號幅值立刻驟減，初步判定為尖銳性條渣或裂紋。為了更好確定缺陷類型及尺寸并積攢工程檢測經(jīng)驗，先后對三處超標(biāo)缺陷均進(jìn)行了TOFD、射線、打磨后的滲透檢測。以便進(jìn)一步比對各無損檢測方法在球罐埋藏缺陷檢測方面的優(yōu)缺點(diǎn)及定量定性上的精準(zhǔn)度比對。

圖1 裂紋位置圖

2 檢測結(jié)論對比分析

三處缺陷區(qū)域打磨后宏觀未發(fā)現(xiàn)疑似缺陷，經(jīng)滲透檢測發(fā)現(xiàn)裂紋開口尺寸都很小、屬于埋藏微裂紋。下面以Ⅰ區(qū)裂紋為代表來進(jìn)行各無損檢測方法的對比分析。超聲檢測結(jié)論為Ⅰ區(qū)缺陷深度為12.2mm、長度15.1mm、高度3mm，初步判斷為尖銳條渣或裂紋。TOFD檢測如圖2所示，Ⅰ區(qū)存在明顯的反射波區(qū)，存在明顯的缺陷尖端，直通波和缺陷上端點(diǎn)衍射波相位相反，缺陷深度14.1mm，長度17mm，自身高度5.1mm，可判定為裂紋或未熔合。圖3為Ⅰ區(qū)射線檢測底片圖，在左10處存在斜向上11mm長裂紋，該處裂紋與像紙劑10號絲φ0.4mm影像粗細(xì)基本相同，可判斷該處裂紋開口在0.4mm左右。對Ⅰ區(qū)位置沿厚度方向打磨11mm后經(jīng)滲透檢測發(fā)現(xiàn)長11.5mm裂紋，如圖4所示。該裂紋開口尺寸很小，屬于埋藏微裂紋，深度方向打磨5mm后該裂紋徹底消失。

圖2 Ⅰ區(qū)TOFD檢測缺陷圖譜

圖3 Ⅰ區(qū)射線檢測缺陷圖

圖4 Ⅰ區(qū)滲透檢測缺陷圖

為了更好地對比各無損檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)，把各種數(shù)據(jù)匯于表1。可以看出對同一缺陷各檢測方法給出不同的結(jié)論。UT能很快速的發(fā)現(xiàn)微裂紋缺陷，并且在缺陷自身長度，深度及高度測量方面比RT、PT更加精確。TOFD是基于端點(diǎn)衍射時差法，在對Ⅰ區(qū)缺陷定位長度上比超聲波提高5%，達(dá)到15.8mm。在缺陷自身高度上有著直觀準(zhǔn)確的結(jié)論5.2mm。但UT、TOFD都無法直接給出缺陷的類型。RT可直觀的判斷Ⅰ區(qū)缺陷為裂紋，但無法顯示缺陷自身高度及深度，并受清晰度，對比度影響裂紋尺寸難以全部顯示，本次顯示長度為11mm，比UT少37%的漏檢，并且檢測時需隔離出一定安全距離，并做好必要的防護(hù)措施才能進(jìn)行，對人員環(huán)境有一定的污染。PT對表面裂紋很敏感，Ⅰ區(qū)在打磨一段深度后進(jìn)行，裂紋尖端很容易打磨掉，本次最長顯示長度為11.5，和RT檢測尺寸差不多，裂紋走向及開口尺寸都有很好的對應(yīng)關(guān)系，但單次檢測需要耗時30min，效率較低，只適用于返修過程中的復(fù)驗。

由此可見UT能快速發(fā)現(xiàn)疑似埋藏微裂紋，借助TOFD能很快的對可疑部位進(jìn)行精確定量，這種組合方法可提高在役球罐全面檢測的效率，避免漏檢錯檢。具有很好的工程應(yīng)用推廣價值。

表1 各無損檢測方法對比表

3 結(jié)束語

1）通過該檢測案例能看出UT、TOFD對容器缺陷的定量精度較高，100%UT和TOFD重點(diǎn)抽查復(fù)驗可提高缺陷的檢出率，避免漏檢。

2）RT在缺陷定性上準(zhǔn)確，可發(fā)現(xiàn)微裂紋，但長度上受清晰度、對比度影響，精準(zhǔn)度不夠。PT對微小裂紋很敏感，但耗時長，效率低，只適合局部抽查或復(fù)驗。

［1］ 陳鋼，沈功田.壓力容器無損檢測——球形儲罐的無損檢測技術(shù)［J］.無損檢測，2005，27（1）：25-27.

［2］ 沈功田，張萬嶺.壓力容器無損檢測技術(shù)綜述［J］.無損檢測，2004，26（1）：16-18.

［3］ 彭國平，李洪剛.TOFD檢測技術(shù)在球罐檢驗中的應(yīng)用［J］.無損探傷，2010，32（06）：35-37.

Comparing Research on Nondestructive Testing Methods for Burial Crack Inspection in Spherical Tank

Wang Bing
（Hangzhou special equipment inspection and research Institute Hangzhou 310051）

Using four nondestructive testing methods including ultrasonic， X-ray， penetrant and TOFD，we inspected a spherical tank.And three buried crack defects were found.Also， advantages and disadvantages of different detection methods in qualitative and quantitative aspects of the crack were put forword by compration of their inspection results.

Spherical tank Crack Nondestructive testing

X933.4

B

1673-257X（2016）09-0036-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.09.009

王兵（1981～），男，碩士，高級工程師，從事特種設(shè)備檢測工作。

（2016-03-07）