淺析鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)中無(wú)損檢測(cè)的要求

張春萍

摘 要：本文分析了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)工作中的重要性，從方法選擇、實(shí)際選擇、表面檢測(cè)、組合檢測(cè)、檢測(cè)技術(shù)等方面闡述了鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)中，有關(guān)無(wú)損檢測(cè)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(jì)制造檢驗(yàn);無(wú)損檢測(cè);檢測(cè)時(shí)機(jī);組合檢測(cè)

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(dá)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(xiǎn)性，故在質(zhì)量方面具有極高的檢測(cè)要求。本文主要圍繞無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用在展開(kāi)分析。

1.無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用于鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)工作的重要性分析

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)本身是一種“要求”和“標(biāo)準(zhǔn)”，目的在于在不損害或不影響被檢測(cè)對(duì)象使用性能、不傷害被檢測(cè)對(duì)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(cè)光吸收或折射、電勢(shì)及磁場(chǎng)方面造成的變化進(jìn)行探測(cè)，從而完成檢查的過(guò)程[1]?？捎糜跈z測(cè)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?、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及變化情況進(jìn)行精確檢測(cè)。以鋼制壓力容器為例，如果某個(gè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的某一批次鋼制壓力存儲(chǔ)罐主要用于存放液化石油氣，則無(wú)損檢測(cè)的重點(diǎn)應(yīng)集中在設(shè)備是否存在肉眼不可見(jiàn)的為小裂縫、當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)域是否依然能夠保持穩(wěn)定等?？傮w而言，無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用于鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)工作的重要意義如下：

（1）在鋼制壓力容器設(shè)計(jì)、樣品制造、批量生產(chǎn)的全過(guò)程內(nèi)，應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可促使每一個(gè)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(jìn)而有效避免容器投入使用后發(fā)生危險(xiǎn)儲(chǔ)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(jiàn)的存儲(chǔ)液化石油氣的鋼制存儲(chǔ)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?；诖耍瑥拈L(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展、安全保障的角度來(lái)看，在鋼制壓力容器設(shè)計(jì)、制造檢驗(yàn)期間使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具備重要意義。

2.鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)中無(wú)損檢測(cè)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(jì)制造檢驗(yàn)工作中，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用、檢測(cè)準(zhǔn)確率相對(duì)較高的技術(shù)主要有以下幾種：

第一，衍射時(shí)差法（Time of Flight Diffraction，簡(jiǎn)稱TOFD），主要作用原理為：當(dāng)超聲探測(cè)波、射線等行進(jìn)或掃描至容器器壁中存在缺陷的部位時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種原本不存在的衍射波信號(hào)。根據(jù)該信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)，可對(duì)缺陷的位置、尺寸等進(jìn)行精確測(cè)定。但此種方法的缺點(diǎn)在于：存在較大的檢測(cè)盲區(qū)。

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

第三，磁粉檢測(cè)法。此種方法具備較大的局限性，一般用于檢測(cè)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(cè)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(jì)制造工藝等，選擇合適的無(wú)損檢測(cè)方法，有助于提高檢測(cè)精確度。

2.2檢測(cè)時(shí)機(jī)選擇方面的要求

檢測(cè)時(shí)機(jī)、順序的選擇也會(huì)在很大程度上影響檢測(cè)準(zhǔn)確性。具體而言：如果檢測(cè)的設(shè)備是焊接接頭，則首先應(yīng)該對(duì)容器的外形、尺寸等級(jí)進(jìn)行檢測(cè)。在此階段，只需技術(shù)人員目視，確保設(shè)備處于“肉眼可見(jiàn)的完整”即可。完成初步檢測(cè)之后，還需重點(diǎn)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(shí)機(jī)相較于其他材質(zhì)可能延緩，故最佳檢測(cè)時(shí)機(jī)為：焊接成形之后，應(yīng)至少間隔24小時(shí)之后，方可進(jìn)行檢測(cè)。如果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)容器有裂紋傾向，則無(wú)損檢測(cè)時(shí)間應(yīng)放置于熱處理作業(yè)之后，否則，檢測(cè)結(jié)果可能較低。對(duì)于有抗拉強(qiáng)度下限要求的鋼制壓力容器，必須將無(wú)損檢測(cè)的時(shí)間放在通過(guò)耐壓試驗(yàn)之后。否則，無(wú)損檢測(cè)并未檢測(cè)到容器內(nèi)部存在任何缺陷，但耐壓試驗(yàn)結(jié)果卻顯示，該容器在抗拉強(qiáng)度方面不符合相關(guān)要求。此時(shí)，容器是否存在缺陷已經(jīng)不重要了（無(wú)法出廠并投入使用），提前進(jìn)行的無(wú)損檢測(cè)便是“無(wú)用功”。由此可見(jiàn)，嚴(yán)格控制檢測(cè)時(shí)間、順序是必要的。

2.3表面檢測(cè)方面的要求

存在下列情況的容器，必須基于無(wú)損技術(shù)檢測(cè)容器表面。第一，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員修磨、補(bǔ)焊、拉筋處理的容器;第二，有熱裂紋傾向的容器;第三，針對(duì)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(duì)接頭處進(jìn)行檢測(cè);第四，在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，使用對(duì)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(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)的情況均具備代表性，如果忽略表面檢測(cè)，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(shí)引發(fā)故障。為了以防萬(wàn)一，原則上應(yīng)該對(duì)所有接頭處進(jìn)行表面檢測(cè)。

2.4組合檢測(cè)方面的要求

作為當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣的檢測(cè)方式，組合檢測(cè)類似于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的“多種方法檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)，匯總后確診患者疾病”。組合檢測(cè)的實(shí)質(zhì)便是采用多種方法檢測(cè)容器是否存在缺陷，目的在于確保容器在安全性方面萬(wàn)無(wú)一失。比如一種常見(jiàn)的，需采用組合無(wú)損檢測(cè)的情況為：若材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)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(guò)20mm，則使用單一無(wú)損檢測(cè)法遺漏，故可將超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)組合使用?？傊?，組合檢測(cè)適用于設(shè)計(jì)制造過(guò)程相對(duì)復(fù)雜的鋼制壓力容器，在匯總多種檢測(cè)結(jié)果之后，能夠有效防止遺漏缺陷。

2.5檢測(cè)技術(shù)方面的要求

根據(jù)NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》[2]的相關(guān)要求，射線及超聲檢測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循如下原則：第一，適用于射線檢測(cè)的技術(shù)等級(jí)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(cè)中，適用于脈沖反射技術(shù)的等級(jí)要求為A級(jí)，適同樣適用于所有AB類接頭、角接接頭和T形接頭。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)工作時(shí)，必須結(jié)合容器的實(shí)際情況，進(jìn)而選擇合適的檢測(cè)方式及技術(shù)、確定檢測(cè)順序和時(shí)間，已達(dá)到保證檢測(cè)精確度的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃占旗.鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)中無(wú)損檢測(cè)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(zhǔn)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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