壓力容器在焊接及無損檢測環節中容易出現的問題及對策

劉軍嶺 王躍 蔡曉旭

摘 要：影響壓力容器產品質量的因素有很多，從設計、工藝、理化、材料、焊接、無損檢測、強度及嚴密性試驗到產品出廠的每一個環節都會對壓力容器的產品質量產生影響。本文針對壓力容器制造過程中的焊接、無損檢測環節進行了簡要的分析和論述，闡述了壓力容器在這兩個主要制造環節中經常且容易出現的一些問題，希望對壓力容器產品質量的制造管理和監督檢驗工作有所幫助。

關鍵詞：壓力容器;焊接;無損檢測;問題;對策

前言

壓力容器是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備。根據《中華人民共和國特種設備安全法》、《特種設備安全監察條例》規定的《特種設備目錄》的定義，壓力容器是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備，其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體、容積大于或者等于30L且內直徑（非圓形截面指截面內邊界最大幾何尺寸）大于或者等于150mm的固定式容器和移動式容器;盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa·L的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于60℃液體的氣瓶;氧艙。

壓力容器的用途十分廣泛，它在石油、化學工業、能源工業、科研和軍工等國民經濟的各個領域都有著廣泛的運用。

壓力容器的使用條件和使用環境往往比較惡劣，充滿不確定性。壓力容器產品質量低劣是造成事故的主要原因之一。一旦存在重大質量問題，將會造成災難性的惡果，給國家和人民的生命財產帶來巨大的損失。影響壓力容器產品質量的因素有很多，有制造人員素質問題 、有設計問題、工藝問題，有材料、冷熱加工、焊接、檢驗、無損檢測、熱處理、耐壓試驗、泄漏試驗、使用設備、制造環境等一系列因素。 焊接和無損檢測環節是其中的兩個主要環節。本文針對壓力容器制造過程中的這兩個環節的基本工作內容、經常且容易出現的問題及解決方法加以簡單敘述，以達到壓力容器在產品制造過程中保證質量的目的。

1.焊接控制環節對壓力容器產品質量的影響

壓力容器焊接是壓力容器制造的非常關鍵的環節。焊接質量的好壞對壓力容器產品質量起著決定性的作用。

焊接環節的主要內容包括按焊接工藝規程進行施焊并同時做好施焊記錄。

在壓力容器焊接環節當中，經常遇到的問題是焊接人員未能認真按照焊接工藝要求施焊，而造成一些質量事故。

焊接工藝規程是經過工藝評定驗證了的、正確的、切實可行的工藝，一些焊接人員為了趕時間、趕任務，不按照或不完全按照焊接工藝進行焊接，導致一些質量事故的發生。

某企業生產的50M3液化石油氣儲罐，筒體設計厚度為14mm，材料為Q345R，焊絲為H10Mn2，焊劑 為SJ101，X型坡口，工藝要求每條環焊縫應焊3遍，即3個焊道。個別焊工為了趕時間、趕任務，把本來應該用3遍焊接才能完成的任務用2次就焊接完成，結果是由于焊接線能量太大，焊接速度過快，熔渣來不及逸出而留在焊縫里面成為夾渣。經X射線探傷檢測，發現大部分被檢位置不過關，需要返修。這樣，既浪費了人力、物力，有浪費了資源，而且對壓力容器的產品質量也帶來了一定的影響。又如奧氏體不銹鋼的焊接，奧氏體不銹鋼如果在450-850℃溫度區間即敏化溫度時間內長時間停留的話，易造成沿晶界貧鉻現象，，失去對酸和堿的耐腐蝕性能，即容易發生晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼的焊接工藝在制定時都比較嚴格：一方面嚴格控制焊接時的線能量，采取快焊快冷的方法進行施焊，盡量減少在敏化溫度的停留時間;另一方面控制焊道間的施焊溫度，即前一焊道溫度下降到一定值后，再進行后一道的焊接。國際上，通常把這一溫度規定為150℃，我國把這一溫度規定為60℃，更加嚴格，目的都是為了降低焊縫、熱影響區及母材在敏化溫度的停留時間。在實際工作當中，就有個別焊接人員不嚴格按照焊接工藝的規定進行焊接，為了趕時間，不等前一道溫度降下來就進行第二道焊接，造成焊接接頭在敏化溫度時間內長時間停留，給以后的晶間腐蝕創造了條件。某企業為用戶制造的異構化釜產品就是這樣的例子，產品使用不到半年時間，焊接接頭就出現了嚴重的晶間腐蝕現象，產品只好報廢。

施焊記錄是焊接人員在完成焊接時應及時作出的、反映當時焊接實際狀況的原始記錄。它應該是及時的、準確的，能夠真實地記載當時焊接人員所用的焊材、焊接方法、焊接參數以及焊接時間、焊接人員，具有可追溯性。但就有個別焊接人員任務完成后不認真填寫記錄。焊接時，不認真執行工藝，記錄時照搬照抄工藝規程，有的干脆名字也不簽，或者讓他人代簽，這樣就失去了記錄的真實性，給以后的焊接質量查證工作帶來了麻煩。

所以，焊接時認真執行焊接工藝規程，焊接后真實地填寫施焊記錄是壓力容器焊接質量的重要保證。

2. 無損檢測控制環節對壓力容器產品質量的影響

無損檢測環節是保證壓力容器產品質量不可或缺的一項重要工作，原材料是否合格、焊接質量是否符合要求的規定，都離不開無損檢測工作的驗證。按照國家質檢總局的規定，承壓類特種設備的無損檢測統一執行NB/T47013-2015《承壓設備無損檢測》標準的規定。

無損檢測工作在壓力容器的產品制造中通常包括對壓力容器原材料的檢測和對焊接質量的檢測. 原材料的無損檢測主要檢測進廠原材料如板材、管材、鍛件以及緊固件是否符合技術規范、標準及設計文件的要求;焊接質量的無損檢測主要檢測產品在制造過程中的焊接質量、焊接工藝評定時的焊接質量是否符合技術規范、標準及設計文件要求。

在無損檢測控制環節中，應該注意的基本問題主要表現在以下兩個方面：1.檢測人員素質較低以及弄虛作假問題.2.檢測靈敏度低的問題。

《承壓類特種設備檢測人員考核規則》將無損檢測人員的技術等級劃分為3個等級，分別為I級人員、II級人員和III級人員，各級人員有著不同的崗位職責，工作時必須持證上崗.

一些壓力容器制造單位尤其是個體制造單位，由于人員流動性大，崗位更替頻繁，造成檢測人員數量的不穩定性。一些單位在生產任務重時 往往會聘用一些臨時的工作人員，這些人員由于沒有經過專業技術培訓和考核，不熟悉這方面的專業知識，工作盲目，客觀上影響了無損檢測的工作質量。還有一些持證人員平時不嚴格要求自己，責任意識差，操作時不嚴格執行檢測工藝，甚至弄虛作假，這樣的現象在很多地方都出現過。比如：壓力容器射線檢測的比例有兩種，即全部檢測和局部檢測。技術規范和標準都對局部檢測有著明確的規定，返修部位在返修合格后，應該沿缺陷延伸方向增加無損檢測比例，如果增加后的檢測部位仍然有超標準缺陷，則應該對本條焊縫進行全部檢測。一些檢測人員為了圖省事或其他方面的原因，不按照檢測工藝的規定進行操作，自作主張將返修部位按復拍位置處理，即返修后該部位重新檢測時，標記仍然是初始標記，對外表現出沒有返修過的假象。這樣，返修焊工和檢測人員是省事了，不用再擴大檢測范圍了，但是，卻給制造的產品埋下了質量隱患。又比如：NB/T47013.2-2015標準明確規定，射線檢測時，底片的黑度范圍是2.3-4.0，工作中就有個別檢測人員為滿足這一規定、應付以后的審查，竟然將曝光不足的膠片放在可見光下進行二次曝光。這樣，膠片沖洗后黑度是上去了，但本應該能夠被發現的缺陷卻沒有了，這樣的弄虛作假行為就給制造產品帶來了質量隱患。

檢測靈敏度是無損檢測工作的核心內容。它體現了無損檢測能夠發現微小缺陷的能力.無論是射線檢測、超聲波檢測還是磁粉檢測、滲透檢測，它們都有各自的靈敏度指標.只有達到了標準規定的靈敏度，才能算是合格的無損檢測。在檢測工作中，會經常發現一些操作人員不嚴格按照檢測工藝進行操作，致使靈敏度下降，很多超標缺陷不能被發現，導致壓力容器產品質量得不到保證的情況。例如：《固定式壓力容器安全技術監察規程》及GB150-2011標準都規定，用于制作液化石油氣儲罐的鋼板在下料前應逐張進行超聲波檢測，檢測時的靈敏度應不低于φ5平底孔當量，部分操作人員檢測時擅自降低檢測靈敏度，致使鋼板中的偏析夾層缺陷未能檢測出來，產品在使用過程中，受濕H2S的作用，鋼板從偏析處分開，形成鼓包，產品最終不能繼續使用而報廢。

又如： NB/T47013.2-2015標準規定：當采用AB 級射線檢測時，射線源至工件表面的距離L≥10df2/3，目的是要限制檢測時的幾何不清晰度，保證檢測靈敏度。實際工作中，經常有部分人員不按規定執行，為了縮短曝光時間，私自降低L值，導致幾何不清晰度大、靈敏度低，缺陷不能被發現，在對底片進行評定時，上面什么缺陷也看不出來，往往讓評定人員判斷為焊接質量合格。但是，檢驗單位在定期檢驗中卻發現在該位置存在裂紋缺陷，而且排除了環境、外力以及介質等致裂因素，確定缺陷屬于熱裂紋，是在制造中產生的，產品在出廠前，缺陷就沒有被檢測機構發現。這種情況充分說明，檢測人員沒有嚴格執行工藝，檢測靈敏度低，才導致這一情況的發生。

再如;對縱環焊縫射線檢測時，標準對透照厚度比都有明確的規定，目的是要保證橫向缺陷的檢測靈敏度，從而有效地檢測出橫向裂紋。個別檢測人員違反標準及工藝的規定，把一次透照一張縱焊縫底片改成一次同時透照多張縱焊縫底片，有的甚至將相鄰的膠片搭接起來透照，完全不顧標準及工藝對透照厚度比的硬性規定，結果導致很多橫向裂紋沒有被檢測出來，嚴重影響了壓力容器的產品質量。

所以，制造單位在無損檢測工作的控制和管理中，要不斷提高檢測人員的技術素質和責任意識，堅決杜絕弄虛作假行為，同時要求檢測人員嚴格執行規范標準及工藝的規定，只有這樣，才能確保無損檢測工作的質量，最終保證壓力容器產品的質量。

結束語

壓力容器制造是一項系統工程，它離不開設計、工藝、材料、機加工、組對、焊接、計量理化和檢驗檢測、包裝等每一個環節，各環節相互聯系、又相互制約，共同構成了壓力容器產品的制造體系。焊接和無損檢測工作做為其中的兩個主要生產制造環節，對保證壓力容器產品質量起著非常重要的作用。我們應該清醒地知道在這兩個主要制造環節中容易出現哪些問題，怎樣去盡力克服。從源頭上做起，建立健全完善的管理制度和質量保證體系，防范可能出現的各種問題，確保壓力容器產品的制造質量。

參考文獻

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