淺析鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗中無損檢測的要求

張春萍

摘 要：本文分析了無損檢測技術(shù)應(yīng)用于鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗工作中的重要性，從方法選擇、實際選擇、表面檢測、組合檢測、檢測技術(shù)等方面闡述了鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗中，有關(guān)無損檢測技術(shù)的具體要求，以供參考。

關(guān)鍵詞：鋼制壓力容器;設(shè)計制造檢驗;無損檢測;檢測時機;組合檢測

引言：壓力容器一般是指存裝氣體、液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備。此種設(shè)備的應(yīng)用范圍極其廣泛。其中，在化學(xué)工業(yè)與石油化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用占比最高，達到近一半。由于該設(shè)備盛裝的氣體、液體很可能具備腐蝕性和危險性，故在質(zhì)量方面具有極高的檢測要求。本文主要圍繞無損檢測技術(shù)的應(yīng)用在展開分析。

1.無損檢測應(yīng)用于鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗工作的重要性分析

無損檢測技術(shù)本身是一種“要求”和“標(biāo)準”，目的在于在不損害或不影響被檢測對象使用性能、不傷害被檢測對象內(nèi)部組織的前提下，基于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的異常、缺陷等，可能在熱量傳遞、聲音回傳、探測光吸收或折射、電勢及磁場方面造成的變化進行探測，從而完成檢查的過程[1]。可用于檢測內(nèi)容包含設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、當(dāng)前所處狀態(tài)等。如果借助超聲、射線、磁粉、液體滲透等檢查，還能夠?qū)θ毕莸念愋汀⑿再|(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及變化情況進行精確檢測。以鋼制壓力容器為例，如果某個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的某一批次鋼制壓力存儲罐主要用于存放液化石油氣，則無損檢測的重點應(yīng)集中在設(shè)備是否存在肉眼不可見的為小裂縫、當(dāng)壓力發(fā)生變化時，設(shè)備內(nèi)存儲區(qū)域是否依然能夠保持穩(wěn)定等。總體而言，無損檢測應(yīng)用于鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗工作的重要意義如下：

（1）在鋼制壓力容器設(shè)計、樣品制造、批量生產(chǎn)的全過程內(nèi)，應(yīng)用無損檢測技術(shù)，可促使每一個環(huán)節(jié)都處于規(guī)范控制的狀態(tài)下，且容器本身可能造成的危害也能夠控制在最低水平，進而有效避免容器投入使用后發(fā)生危險儲存物滲漏、甚至引發(fā)爆炸的現(xiàn)象。

（2）在可持續(xù)發(fā)展理念下，提高產(chǎn)品的壽命及“反復(fù)利用率”至關(guān)重要。如生活中常見的存儲液化石油氣的鋼制存儲罐，若能多次、安全地使用，能夠降低很多飲食從業(yè)者的生產(chǎn)成本。不僅如此，餐飲行業(yè)常年與火打交道，如果鋼制液化石油氣罐出現(xiàn)滲漏的情況，極有可能釀成惡性事故，造成大量人員死亡。基于此，從長遠發(fā)展、安全保障的角度來看，在鋼制壓力容器設(shè)計、制造檢驗期間使用無損檢測技術(shù)具備重要意義。

2.鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗中無損檢測的具體要求

2.1方法選擇方面的要求

在目前的鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗工作中，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用、檢測準確率相對較高的技術(shù)主要有以下幾種：

第一，衍射時差法（Time of Flight Diffraction，簡稱TOFD），主要作用原理為：當(dāng)超聲探測波、射線等行進或掃描至容器器壁中存在缺陷的部位時，會產(chǎn)生一種原本不存在的衍射波信號。根據(jù)該信號的各項參數(shù)，可對缺陷的位置、尺寸等進行精確測定。但此種方法的缺點在于：存在較大的檢測盲區(qū)。

第二，可記錄脈沖反射法，該方法衍生于衍射時差法，借助可記錄超聲波探測儀，可對容器缺陷的靜態(tài)波形、包絡(luò)圖、動態(tài)波形等進行成像處理，幫助技術(shù)人員更加清晰地觀測到容器的缺陷等。

第三，磁粉檢測法。此種方法具備較大的局限性，一般用于檢測鐵磁性材料表面或近表面的缺陷。主要原理為：有不連續(xù)的磁痕在被檢測容器的表面上堆集，故可以直觀、清晰地顯示出缺陷的形狀、位置、尺寸，還可以模糊確定缺陷的性質(zhì)。

總體而言，根據(jù)容器的材質(zhì)、設(shè)計制造工藝等，選擇合適的無損檢測方法，有助于提高檢測精確度。

2.2檢測時機選擇方面的要求

檢測時機、順序的選擇也會在很大程度上影響檢測準確性。具體而言：如果檢測的設(shè)備是焊接接頭，則首先應(yīng)該對容器的外形、尺寸等級進行檢測。在此階段，只需技術(shù)人員目視，確保設(shè)備處于“肉眼可見的完整”即可。完成初步檢測之后，還需重點了解制造容器所用的材料。比如12Cr2Mo1R材料制成的容器，成功生產(chǎn)后，出現(xiàn)裂紋的時機相較于其他材質(zhì)可能延緩，故最佳檢測時機為：焊接成形之后，應(yīng)至少間隔24小時之后，方可進行檢測。如果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)容器有裂紋傾向，則無損檢測時間應(yīng)放置于熱處理作業(yè)之后，否則，檢測結(jié)果可能較低。對于有抗拉強度下限要求的鋼制壓力容器，必須將無損檢測的時間放在通過耐壓試驗之后。否則，無損檢測并未檢測到容器內(nèi)部存在任何缺陷，但耐壓試驗結(jié)果卻顯示，該容器在抗拉強度方面不符合相關(guān)要求。此時，容器是否存在缺陷已經(jīng)不重要了（無法出廠并投入使用），提前進行的無損檢測便是“無用功”。由此可見，嚴格控制檢測時間、順序是必要的。

2.3表面檢測方面的要求

存在下列情況的容器，必須基于無損技術(shù)檢測容器表面。第一，經(jīng)過技術(shù)人員修磨、補焊、拉筋處理的容器;第二，有熱裂紋傾向的容器;第三，針對奧氏體型不銹鋼及鐵素體不銹鋼材質(zhì)制成的容器，如果鋼材的不低于20mm，則務(wù)必對接頭處進行檢測;第四，在設(shè)計制造過程中，使用對焊、覆層工藝完成接頭焊接作業(yè)的容器。上述的四種必須進行表面無損檢測的情況均具備代表性，如果忽略表面檢測，則有可能遺漏容器表面潛在的缺陷，最終導(dǎo)致容器在使用時引發(fā)故障。為了以防萬一，原則上應(yīng)該對所有接頭處進行表面檢測。

2.4組合檢測方面的要求

作為當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣的檢測方式，組合檢測類似于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的“多種方法檢測相關(guān)指標(biāo)，匯總后確診患者疾病”。組合檢測的實質(zhì)便是采用多種方法檢測容器是否存在缺陷，目的在于確保容器在安全性方面萬無一失。比如一種常見的，需采用組合無損檢測的情況為：若材料的抗拉強度達到規(guī)定下限，且容器中存在特定的接頭，加之鋼材料的厚度超過20mm，則使用單一無損檢測法遺漏，故可將超聲檢測、射線檢測組合使用。總之，組合檢測適用于設(shè)計制造過程相對復(fù)雜的鋼制壓力容器，在匯總多種檢測結(jié)果之后，能夠有效防止遺漏缺陷。

2.5檢測技術(shù)方面的要求

根據(jù)NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》[2]的相關(guān)要求，射線及超聲檢測技術(shù)的具體應(yīng)用及檢測標(biāo)準應(yīng)遵循如下原則：第一，適用于射線檢測的技術(shù)等級為AB，檢查范圍包含所有AB類接頭、角接接頭和T形接頭;第二，在超聲檢測中，適用于脈沖反射技術(shù)的等級要求為A級，適同樣適用于所有AB類接頭、角接接頭和T形接頭。

結(jié)語：綜上所述，無損檢測技術(shù)應(yīng)用于鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗工作時，必須結(jié)合容器的實際情況，進而選擇合適的檢測方式及技術(shù)、確定檢測順序和時間，已達到保證檢測精確度的目的。

參考文獻：

[1]黃占旗.鋼制壓力容器設(shè)計制造檢驗中無損檢測的要求[J].設(shè)備管理與維修，2019（22）：147-148.

[2]周琦榮.壓力容器、管道的墊片標(biāo)準分析及發(fā)展應(yīng)用探討[J].安全、健康和環(huán)境，2018，18（07）：78-81.

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