壓力容器在焊接及無損檢測環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)的問題及對策

劉軍嶺 王躍 蔡曉旭

摘 要：影響壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量的因素有很多，從設(shè)計、工藝、理化、材料、焊接、無損檢測、強度及嚴(yán)密性試驗到產(chǎn)品出廠的每一個環(huán)節(jié)都會對壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。本文針對壓力容器制造過程中的焊接、無損檢測環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)中經(jīng)常且容易出現(xiàn)的一些問題，希望對壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量的制造管理和監(jiān)督檢驗工作有所幫助。

關(guān)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(shè)備。根據(jù)《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》、《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定的《特種設(shè)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(shè)備，其范圍規(guī)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(biāo)準(zhǔn)沸點的液體、容積大于或者等于30L且內(nèi)直徑（非圓形截面指截面內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域都有著廣泛的運用。

壓力容器的使用條件和使用環(huán)境往往比較惡劣，充滿不確定性。壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量低劣是造成事故的主要原因之一。一旦存在重大質(zhì)量問題，將會造成災(zāi)難性的惡果，給國家和人民的生命財產(chǎn)帶來巨大的損失。影響壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量的因素有很多，有制造人員素質(zhì)問題 、有設(shè)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(shè)備、制造環(huán)境等一系列因素。 焊接和無損檢測環(huán)節(jié)是其中的兩個主要環(huán)節(jié)。本文針對壓力容器制造過程中的這兩個環(huán)節(jié)的基本工作內(nèi)容、經(jīng)常且容易出現(xiàn)的問題及解決方法加以簡單敘述，以達到壓力容器在產(chǎn)品制造過程中保證質(zhì)量的目的。

1.焊接控制環(huán)節(jié)對壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量的影響

壓力容器焊接是壓力容器制造的非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。焊接質(zhì)量的好壞對壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性的作用。

焊接環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容包括按焊接工藝規(guī)程進行施焊并同時做好施焊記錄。

在壓力容器焊接環(huán)節(jié)當(dāng)中，經(jīng)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(zhì)量事故。

焊接工藝規(guī)程是經(jīng)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(wù)，不按照或不完全按照焊接工藝進行焊接，導(dǎo)致一些質(zhì)量事故的發(fā)生。

某企業(yè)生產(chǎn)的50M3液化石油氣儲罐，筒體設(shè)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(huán)焊縫應(yīng)焊3遍，即3個焊道。個別焊工為了趕時間、趕任務(wù)，把本來應(yīng)該用3遍焊接才能完成的任務(wù)用2次就焊接完成，結(jié)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(jīng)X射線探傷檢測，發(fā)現(xiàn)大部分被檢位置不過關(guān)，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(chǎn)品質(zhì)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(qū)間即敏化溫度時間內(nèi)長時間停留的話，易造成沿晶界貧鉻現(xiàn)象，，失去對酸和堿的耐腐蝕性能，即容易發(fā)生晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼的焊接工藝在制定時都比較嚴(yán)格：一方面嚴(yán)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(guī)定為150℃，我國把這一溫度規(guī)定為60℃，更加嚴(yán)格，目的都是為了降低焊縫、熱影響區(qū)及母材在敏化溫度的停留時間。在實際工作當(dāng)中，就有個別焊接人員不嚴(yán)格按照焊接工藝的規(guī)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(nèi)長時間停留，給以后的晶間腐蝕創(chuàng)造了條件。某企業(yè)為用戶制造的異構(gòu)化釜產(chǎn)品就是這樣的例子，產(chǎn)品使用不到半年時間，焊接接頭就出現(xiàn)了嚴(yán)重的晶間腐蝕現(xiàn)象，產(chǎn)品只好報廢。

施焊記錄是焊接人員在完成焊接時應(yīng)及時作出的、反映當(dāng)時焊接實際狀況的原始記錄。它應(yīng)該是及時的、準(zhǔn)確的，能夠真實地記載當(dāng)時焊接人員所用的焊材、焊接方法、焊接參數(shù)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(wù)完成后不認真填寫記錄。焊接時，不認真執(zhí)行工藝，記錄時照搬照抄工藝規(guī)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(zhì)量查證工作帶來了麻煩。

所以，焊接時認真執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，焊接后真實地填寫施焊記錄是壓力容器焊接質(zhì)量的重要保證。

2. 無損檢測控制環(huán)節(jié)對壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量的影響

無損檢測環(huán)節(jié)是保證壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量不可或缺的一項重要工作，原材料是否合格、焊接質(zhì)量是否符合要求的規(guī)定，都離不開無損檢測工作的驗證。按照國家質(zhì)檢總局的規(guī)定，承壓類特種設(shè)備的無損檢測統(tǒng)一執(zhí)行NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

無損檢測工作在壓力容器的產(chǎn)品制造中通常包括對壓力容器原材料的檢測和對焊接質(zhì)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(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計文件的要求;焊接質(zhì)量的無損檢測主要檢測產(chǎn)品在制造過程中的焊接質(zhì)量、焊接工藝評定時的焊接質(zhì)量是否符合技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計文件要求。

在無損檢測控制環(huán)節(jié)中，應(yīng)該注意的基本問題主要表現(xiàn)在以下兩個方面：1.檢測人員素質(zhì)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(shè)備檢測人員考核規(guī)則》將無損檢測人員的技術(shù)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(zé)，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(shù)量的不穩(wěn)定性。一些單位在生產(chǎn)任務(wù)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(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和考核，不熟悉這方面的專業(yè)知識，工作盲目，客觀上影響了無損檢測的工作質(zhì)量。還有一些持證人員平時不嚴(yán)格要求自己，責(zé)任意識差，操作時不嚴(yán)格執(zhí)行檢測工藝，甚至弄虛作假，這樣的現(xiàn)象在很多地方都出現(xiàn)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(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)都對局部檢測有著明確的規(guī)定，返修部位在返修合格后，應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)缺陷，則應(yīng)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(guī)定進行操作，自作主張將返修部位按復(fù)拍位置處理，即返修后該部位重新檢測時，標(biāo)記仍然是初始標(biāo)記，對外表現(xiàn)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(chǎn)品埋下了質(zhì)量隱患。又比如：NB/T47013.2-2015標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)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(guī)定、應(yīng)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(yīng)該能夠被發(fā)現(xiàn)的缺陷卻沒有了，這樣的弄虛作假行為就給制造產(chǎn)品帶來了質(zhì)量隱患。

檢測靈敏度是無損檢測工作的核心內(nèi)容。它體現(xiàn)了無損檢測能夠發(fā)現(xiàn)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(biāo).只有達到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的靈敏度，才能算是合格的無損檢測。在檢測工作中，會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些操作人員不嚴(yán)格按照檢測工藝進行操作，致使靈敏度下降，很多超標(biāo)缺陷不能被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證的情況。例如：《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及GB150-2011標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定，用于制作液化石油氣儲罐的鋼板在下料前應(yīng)逐張進行超聲波檢測，檢測時的靈敏度應(yīng)不低于φ5平底孔當(dāng)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(chǎn)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(chǎn)品最終不能繼續(xù)使用而報廢。

又如： NB/T47013.2-2015標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)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(jīng)常有部分人員不按規(guī)定執(zhí)行，為了縮短曝光時間，私自降低L值，導(dǎo)致幾何不清晰度大、靈敏度低，缺陷不能被發(fā)現(xiàn)，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(zhì)量合格。但是，檢驗單位在定期檢驗中卻發(fā)現(xiàn)在該位置存在裂紋缺陷，而且排除了環(huán)境、外力以及介質(zhì)等致裂因素，確定缺陷屬于熱裂紋，是在制造中產(chǎn)生的，產(chǎn)品在出廠前，缺陷就沒有被檢測機構(gòu)發(fā)現(xiàn)。這種情況充分說明，檢測人員沒有嚴(yán)格執(zhí)行工藝，檢測靈敏度低，才導(dǎo)致這一情況的發(fā)生。

再如;對縱環(huán)焊縫射線檢測時，標(biāo)準(zhǔn)對透照厚度比都有明確的規(guī)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(biāo)準(zhǔn)及工藝的規(guī)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(biāo)準(zhǔn)及工藝對透照厚度比的硬性規(guī)定，結(jié)果導(dǎo)致很多橫向裂紋沒有被檢測出來，嚴(yán)重影響了壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)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(shù)素質(zhì)和責(zé)任意識，堅決杜絕弄虛作假行為，同時要求檢測人員嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及工藝的規(guī)定，只有這樣，才能確保無損檢測工作的質(zhì)量，最終保證壓力容器產(chǎn)品的質(zhì)量。

結(jié)束語

壓力容器制造是一項系統(tǒng)工程，它離不開設(shè)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(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)相互聯(lián)系、又相互制約，共同構(gòu)成了壓力容器產(chǎn)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(chǎn)制造環(huán)節(jié)，對保證壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量起著非常重要的作用。我們應(yīng)該清醒地知道在這兩個主要制造環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)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(zhì)量保證體系，防范可能出現(xiàn)的各種問題，確保壓力容器產(chǎn)品的制造質(zhì)量。

參考文獻

[1] TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 ? ? ?新華出版社

[2] TSG R0005-2011《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 ? 新華出版社

[3] GB150-2011《壓力容器》中國標(biāo)準(zhǔn)出版社

[4] NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》新華出版社

[5] TSG Z8001-2013《特種設(shè)備無損檢測人員考核規(guī)則》 ? 新華出版社