球罐焊縫超聲波檢測(cè)淺析

陳建新

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院常熟分院，江蘇 常熟 215500）

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

而超聲波檢測(cè)，就是其定期檢驗(yàn)中常用的一種無(wú)損檢測(cè)方法。其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)厚度大，靈敏度高，速度快，成本低，對(duì)人體無(wú)害，能對(duì)缺陷進(jìn)行定位和定量。超聲波檢測(cè)對(duì)缺陷的顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大，容易受到主客觀因素影響，要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類、適合于厚度較大的零件檢驗(yàn)，使超聲波探傷也具有其局限性。

1 球罐缺陷的超聲波檢測(cè)

常熟某氟化工有限公司有一臺(tái)1 000 m3氟里昂球罐，設(shè)計(jì)壓力2.63 MPa，設(shè)計(jì)溫度60℃，母材材質(zhì)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(jìn)行第三次定期檢驗(yàn)。

通過(guò)資料審查發(fā)現(xiàn)，該球罐前兩次定期檢驗(yàn)中，通過(guò)超聲波檢測(cè)，均發(fā)現(xiàn)有大量超標(biāo)缺陷（缺陷反射波在Ⅱ區(qū)及以上，按JB/T4730.3-2005評(píng)定為Ⅲ級(jí)者，后通過(guò)原安裝單位進(jìn)行修理，并重新進(jìn)行整體熱處理，復(fù)檢合格）。因此這次定期檢驗(yàn)，超聲波檢測(cè)比例仍定為100%。

通過(guò)檢測(cè)，該球罐未發(fā)現(xiàn)有Ⅲ區(qū)缺陷，最高缺陷反射波也剛過(guò)定量線，按端點(diǎn)6 dB法測(cè)其指示長(zhǎng)度約30 mm，評(píng)定為Ⅱ級(jí)，其余大部分都在Ⅰ區(qū)及以下，但是有3處反射波雖然不高，可指示長(zhǎng)度（注：按評(píng)定線的絕對(duì)靈敏度法，非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）非常長(zhǎng)，在1 800～2 500 mm之間，而且其中最長(zhǎng)一處，其出現(xiàn)反射波的起始點(diǎn)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(méi)有反射波，但剛移出返修部位，一條反射波就明顯顯現(xiàn)，其間有斷續(xù)，但基本可以連成一片，總長(zhǎng)達(dá)2 500 mm，而且深度不一，從內(nèi)表面算起在12～28 mm之間，部分區(qū)間有多重反射波。

考慮到前兩次檢驗(yàn)情況，并且結(jié)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(lái)說(shuō)，通過(guò)傳統(tǒng)超聲波檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的缺陷，其定位、定量比較準(zhǔn)確，但因?yàn)槠錂z測(cè)方法固有的局限性，難以有效地辨別缺陷的性質(zhì)。

2 確定缺陷性質(zhì)的一般方法

確定缺陷性質(zhì)，一般有以下方法：

（1）通過(guò)其他的無(wú)損檢測(cè)手段。比如射線檢測(cè)、TOFD檢測(cè)等；

（2）破壞性驗(yàn)證。如砂輪打磨、碳弧氣刨再結(jié)合滲透、磁粉檢測(cè)或肉眼觀察等。

（3）通過(guò)制作大量模擬試塊，對(duì)反射波進(jìn)行對(duì)比確定。

但是上述方法各有局限性。針對(duì)這次檢驗(yàn)的球罐，由于壁厚達(dá)56 mm，一般如X3505射線機(jī)也很難穿透，而安裝時(shí)采用的γ源拍片，雖然能達(dá)到JB/T4730.2-2005的相關(guān)要求，但根據(jù)前兩次定期檢驗(yàn)情況來(lái)看，雖然當(dāng)時(shí)超聲波檢測(cè)發(fā)現(xiàn)很高的缺陷反射波，最高達(dá)SL+21dB，而且指示長(zhǎng)度很長(zhǎng)，但是不管是查閱安裝時(shí)所拍的片子，還是后來(lái)針對(duì)該缺陷重新用γ源拍的片子，都沒(méi)發(fā)現(xiàn)有任何缺陷的影像；然而最后返修時(shí)，通過(guò)打磨出來(lái)的情況看，確定為裂紋。

由此也說(shuō)明，針對(duì)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(lái)確定缺陷的性質(zhì)，一來(lái)?xiàng)l件有限，而且還需要很豐富的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定。

因此，最后跟使用單位協(xié)商確定，通過(guò)邊打磨邊做表面無(wú)損檢測(cè)的辦法，一直打磨到其最深28 mm為止，來(lái)確定是否為裂紋。后來(lái)通過(guò)實(shí)際打磨并經(jīng)滲透檢測(cè)，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(jié)束語(yǔ)

由上述案例，筆者得出以下幾點(diǎn)體會(huì)：

（1）超聲波檢測(cè)在球罐檢驗(yàn)中，是一種非常簡(jiǎn)單、有效的檢測(cè)方法，尤其是對(duì)厚板（≥46 mm）制球罐，用K1和K2兩種探頭檢測(cè)，其對(duì)裂紋等危害性缺陷的敏感性很強(qiáng)，比用X射線或γ射線的效果要好，結(jié)合被檢測(cè)對(duì)象的狀況和反射波波形特征，通過(guò)大量的實(shí)踐，甚至可以比較準(zhǔn)確地判定缺陷的性質(zhì)。

（2）超聲波檢測(cè)中，在不影響分辨力的前提下，可以適當(dāng)提高檢測(cè)時(shí)的掃查靈敏度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)較明顯反射波的情況時(shí)，不管是在Ⅰ區(qū)或以下，都應(yīng)該認(rèn)真分析，根據(jù)其深度、長(zhǎng)短、分布情況，進(jìn)行仔細(xì)甄別，而不應(yīng)輕易放過(guò)，特別是長(zhǎng)度很長(zhǎng)，反射波比較明顯，均應(yīng)引起足夠的重視，必要時(shí)可以用射線等相互驗(yàn)證。而對(duì)于厚板，由于射線對(duì)裂紋檢出率的影響因素較多，亦可對(duì)重點(diǎn)懷疑區(qū)域進(jìn)行開(kāi)挖焊縫，采用邊打磨邊采用表面無(wú)損檢測(cè)的方法，進(jìn)行確認(rèn)。

（3）檢測(cè)人員的責(zé)任心非常重要。有人認(rèn)為按照J(rèn)B4730-2005要求，反射波在Ⅰ區(qū)及其以下的均不需理會(huì)，但值得提醒的是，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，如果是裂紋等危害性缺陷，則應(yīng)判定為Ⅲ級(jí)。

[1]JB/T4730-2005，承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)[S].