壓力容器無(wú)損檢測(cè)--球形儲(chǔ)罐的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

1、壓力容器無(wú)損檢測(cè)-球形儲(chǔ)罐的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)    (中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究中心，北京 100013)摘要：球形儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存各種氣體和液化氣體的常用壓力容器之一，在石油、化工、冶金和城市燃?xì)夤?yīng)等方面得到廣泛使用。綜述了球形儲(chǔ)罐在制造、安裝和使用過(guò)程中不同階段可能出現(xiàn)的缺陷和分別采用的各種無(wú)損檢測(cè)方法，包括射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、電磁渦流檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)和磁記憶檢測(cè)等技術(shù)。分別介紹了這些無(wú)損檢測(cè)方法的特點(diǎn)。    關(guān)鍵詞：壓力容器；球形儲(chǔ)罐；無(wú)損檢測(cè)；綜述    中圖分類號(hào)：TGll52

2、8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：i000-6656(2005)01-0027-06    Nondestructive Testing 0f Pressure Vessels：    Nondestructive Testing Technique for Spherical Tanks    CHEN Gang，SHEN Gongtian    (China Special Equipment Inspection and Research Center,Beijing 10

3、0013, China)    Abstract：Spherical tank is one of the most widely used pressure vessels for storing gas and liquefied gasIt is extensively used in petroleum。petrochemical industry，metallurgical industry and city gas supply systemThe inspection for defects in spherical tank during its

4、fabrication，assembly and usage is reviewedThe applied nondestructive testing(NDT)methods include in radiographic test，ultrasonic test，magnetic particle test,dye penetrant test。eddy current test，acoustic emission test and metal magnetic memory testThe characteristics of these applied NDT methods are

5、also introduced    Keywords：Pressure vessel；Spherical tank；Nondestructive testing；Review壓力容器按幾何形狀分類，有球形容器、圓筒形容器、錐形容器和組合形容器等四大類。與其它形狀的壓力容器相比，球形容器由于其幾何形狀的中心對(duì)稱性，因此受力最均勻，在相同的壁厚條件下，球形容器的承載能力最高，反之，在同樣的內(nèi)壓條件下，球形容器所需要的壁厚最??；在相同的容積條件下，球形容器的表面積最小；此，在儲(chǔ)存相同壓力和體積物料的條件下，采用球形容器最節(jié)約鋼材，而且占地面積最小1。鑒于球形容器的上述

6、特點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外主要采用球形儲(chǔ)罐來(lái)儲(chǔ)存各種氣體和液化氣體，在石油、化工、冶金和城市燃?xì)夤?yīng)等方面得到廣泛使用。最常見的為石化廠的石油液化氣和液態(tài)乙烯等烯烴球罐，城市供氣的大型天然氣和煤氣球罐，化肥廠的液球罐，煉鋼廠的氧氣、氮?dú)夂蜌鍤馇蚬薜龋蛔畛Ｓ霉Q容積為50，120，200，400，1 000，2 000，5 000，8 000和10 000 m3等；國(guó)內(nèi)常用的材料為20R，16MnR，15MnVR和15MnVNR鋼，也有許多從日本進(jìn)口球罐采用的材料為SPV36，壁厚一般在2050mm，30mm左右的最多。根據(jù)2003年的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)擁有容積50m3的球罐5 800多臺(tái)2。球形容器的結(jié)構(gòu)由球殼

7、和支座兩部分組成，球殼由許多塊球瓣組焊而成，球瓣的拼接方式一般有足球式分瓣和橙皮式分瓣兩種。國(guó)內(nèi)建造的球形儲(chǔ)罐大部分為橙皮式分瓣，通常將球面比照地球分為五部分，即赤道帶、南溫帶、北溫帶、南極板(即底版)和北極板(即頂板)。支座的形式主要有支柱和裙座兩類，一般小型球形容器采用裙座式，50m3的球罐采用赤道正切支柱式。由于球形儲(chǔ)罐的幾何尺很大，再加上運(yùn)輸?shù)南拗?，其制造過(guò)程為先在壓力容器制造廠壓好球瓣，預(yù)焊好支柱，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行總體組裝，因此采用的無(wú)損檢測(cè)方法必須適于現(xiàn)場(chǎng)操作。 球形儲(chǔ)罐在使用過(guò)程中，內(nèi)部易受介質(zhì)的影響，外部易受大氣環(huán)境的影響，某些情況下可產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂；球罐支柱的角焊縫是應(yīng)力

8、集中最大的部位，也是在用檢驗(yàn)的重點(diǎn)。本文根據(jù)球形儲(chǔ)罐制造、安裝和使用的特點(diǎn)，綜述了在不同階段采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)。    1球形儲(chǔ)罐制造過(guò)程中采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)球形儲(chǔ)罐在工廠的制造工藝過(guò)程包括球殼鋼板的切割及壓制成型，人孔、接管和支柱的焊接等；在工廠制造過(guò)程中對(duì)無(wú)損檢測(cè)的要求為球殼鋼板的超聲檢測(cè)，球殼板坡口的磁粉或滲透檢測(cè)，人孔、接管和支柱焊縫的磁粉或滲透檢測(cè)；檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為JB4730-1994壓力容器無(wú)損檢測(cè)。對(duì)球殼用鋼板進(jìn)行超聲檢測(cè)的主要目的是發(fā)現(xiàn)板材在冶煉和軋制過(guò)程中產(chǎn)生的白點(diǎn)、裂紋和分層等缺陷。并非所有球殼用鋼板都需超聲檢測(cè)，GB12337-1998鋼制

9、球形儲(chǔ)罐規(guī)定，凡符合一定條件的球殼用鋼板，必需逐張進(jìn)行超聲檢測(cè)，即厚度30mm的20R和16MnR鋼板。厚度25mm的15MnVR和15MnVNR鋼板。厚度20mm的16MnDR和09Mn2VDR鋼板。調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板。上下極板和與支柱連接的赤道板。    鋼板超聲檢測(cè)選用縱波直探頭，620mm厚的鋼板需選用晶片面積150mm2的5MHz雙晶直探頭，檢測(cè)用試塊為臺(tái)階標(biāo)準(zhǔn)試塊；20250mm厚的鋼板需選用的直徑為1425mm的圓晶片，或面積200mm2的方晶片25MHz單晶直探頭，檢測(cè)用試塊為5mm平底孔標(biāo)準(zhǔn)試塊。鋼板的超聲檢測(cè)按JB 4730的規(guī)定，熱軋、正火狀

10、態(tài)供貨的鋼板質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于級(jí)，調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于級(jí)。 鋼板在切割好后，球殼板周邊100mm內(nèi)應(yīng)進(jìn)行100超聲檢測(cè)，檢測(cè)工藝與上述要求相同。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值b>540MPa的鋼材，氣割坡口表面應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)。另外，還要對(duì)人孔、接管和支柱焊縫的表面進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)。    為了幫助工程監(jiān)督、檢測(cè)從業(yè)人員不斷提高專業(yè)技術(shù)水平，中國(guó)工程檢測(cè)網(wǎng)（ ）提供了免費(fèi)的檢測(cè)論文和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)欄目：    檢測(cè)論文 欄目包括有    無(wú)損檢測(cè)論文     室內(nèi)環(huán)

11、境檢測(cè)論文     工程質(zhì)量檢測(cè)論文     橋梁道路檢測(cè)論文     鋼筋結(jié)構(gòu)檢測(cè)論文     混凝土檢測(cè)論文     樁基檢測(cè)論文     超聲波射線檢測(cè)論文     建筑工程論文     建筑設(shè)計(jì)論文     工程管理論文     其它建筑工程檢測(cè)論文     檢

12、測(cè)標(biāo)準(zhǔn)  欄目有    無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范     室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)     鋼筋結(jié)構(gòu)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)     橋梁道路檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)     混凝土檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范     樁基檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范     建筑施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范     建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范     建筑材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范     其它建筑工程檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 &#

13、160;   2球形儲(chǔ)罐安裝過(guò)程中采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)球形儲(chǔ)罐在現(xiàn)場(chǎng)的組裝方法主要有散裝法和球帶組裝法等。散裝法是在安裝基礎(chǔ)上安妥支柱，然后將單塊或多塊組焊好的球瓣進(jìn)行吊裝；球帶組裝法是先將球瓣在平臺(tái)上按不同的球帶分別組裝，并完成縱縫的焊接，然后再將球帶組裝成整球，焊接環(huán)縫。與壓力容器制造車間相比，球罐的現(xiàn)場(chǎng)組裝采用手工焊，環(huán)境條件較差，且焊縫為全位置焊接，容易出現(xiàn)錯(cuò)邊、氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等焊接缺陷，因此采用無(wú)損檢測(cè)對(duì)焊接質(zhì)量的控制十分重要。通常對(duì)焊縫內(nèi)部的缺陷采用射線或超聲檢測(cè)方法，對(duì)焊縫的表面缺陷采用磁粉或滲透檢測(cè)方法。   

14、2.1射線與超聲檢測(cè)GB 12337標(biāo)準(zhǔn)第8.6.4.1規(guī)定，凡符合下列條件之一的球殼對(duì)接接頭，應(yīng)按圖樣規(guī)定的檢測(cè)方法，進(jìn)行100的射線或超聲檢測(cè)，即厚度s30mm的碳素鋼和16MnR鋼制球罐。厚度s>25mm的15MnVR和15MnVNR鋼制球罐。材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值b>540MPa的鋼制球罐。進(jìn)行氣壓試驗(yàn)的球罐。圖樣注明盛裝易燃和毒性為極度危害或高度危害物料的球罐。圖樣規(guī)定須進(jìn)行100檢測(cè)的球罐。 對(duì)于進(jìn)行100射線或超聲檢測(cè)的焊接接頭，是否采用超聲或射線檢測(cè)進(jìn)行相互復(fù)檢，以及復(fù)檢的長(zhǎng)度，由設(shè)計(jì)者在圖樣上予以規(guī)定。 除上述規(guī)定以外的焊接接頭，允許作局部射線或超聲檢測(cè)，具體檢測(cè)

15、方法按圖樣規(guī)定。檢測(cè)長(zhǎng)度不得少于各條焊接接頭長(zhǎng)度的20 ，而且某些部位必需全部進(jìn)行檢測(cè)，即焊縫的交叉部位。嵌入式接管與球殼連接的對(duì)接接頭。以開孔中心為圓心，1.5倍開孔直為半徑的圓內(nèi)所包容的焊接接頭。公稱直徑250mm的接管與長(zhǎng)頸法蘭、接管與接管對(duì)接的焊接接頭。凡被補(bǔ)強(qiáng)圈、支柱、墊板和內(nèi)件等所覆蓋的焊接接頭。 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按JB 4730進(jìn)行，射線照相的質(zhì)量要求應(yīng)不低于AB級(jí)。對(duì)100檢測(cè)的對(duì)接接頭，檢測(cè)結(jié)果不低于級(jí)為合格；對(duì)局部檢測(cè)的對(duì)接接頭，檢測(cè)結(jié)果不低于級(jí)為合格。對(duì)于100 超聲檢測(cè)的對(duì)接接頭，I級(jí)為合格；局部檢測(cè)的對(duì)接接頭，不低于級(jí)為合格。 射線檢測(cè)使用的探傷設(shè)備包括X射線探傷機(jī)和射線探傷

16、機(jī)，一般X射線探傷機(jī)適用于厚度50mm的鋼板，75Se 源檢測(cè)厚度范圍為1040mm，192lr源檢測(cè)厚度范圍為20100mm，60Co源檢測(cè)厚度范圍為40200mm。由于球形儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，射線探傷特別適合采用源，將源放在球罐的中心，一次透照即可完成所有焊縫的檢測(cè)，效率很高。 超聲檢測(cè)方法適用于母材厚度8mm，全焊透熔化焊對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。采用的儀器為A型脈沖反射式超聲波探傷儀，儀器的工作頻率范圍為15MHz。采用的探頭一般為25MHz頻率的K值探頭，利用一次反射法在焊縫的單面雙側(cè)對(duì)整個(gè)焊接接頭進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)母材厚度46mm時(shí)，采用雙面雙側(cè)的直射波檢測(cè)。對(duì)于要求比較高的焊縫，根據(jù)實(shí)際需要

17、也可將焊縫余高磨平，直接在焊縫上進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)區(qū)域的寬度是焊縫本身加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度30的一段區(qū)域，而且最小為10mm。    2.2磁粉檢測(cè)與滲透檢測(cè)由于球形儲(chǔ)罐在現(xiàn)場(chǎng)露天安裝焊接，工作條件較差，易出現(xiàn)表面裂紋，因此對(duì)重要部位的焊縫，其表面應(yīng)進(jìn)行磁粉滲透檢測(cè)。GB 12337規(guī)定，符合下列條件的部位應(yīng)按圖樣規(guī)定的方法，進(jìn)行表面檢測(cè)，即嵌人式接管與球殼連接的對(duì)接接頭表面。焊補(bǔ)處的表面。工卡具拆除處的焊跡表面和缺陷修磨處的表面。支柱與球殼連接處的角焊縫表面。凡進(jìn)行100 射線或超聲檢測(cè)的球罐上公稱直徑<250mm的接管與長(zhǎng)頸法蘭、接管與接管對(duì)接接頭表

18、面。 磁粉或滲透檢測(cè)前應(yīng)打磨受檢表面至露出金屬光澤，并應(yīng)使焊縫與母材平滑過(guò)渡。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按JB4730進(jìn)行，檢測(cè)結(jié)果I級(jí)合格。    2.3耐壓試驗(yàn)的聲發(fā)射檢測(cè)球形儲(chǔ)罐在制造完成后，最終都要以水或空氣為介質(zhì)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，以考核和確認(rèn)其安全質(zhì)量。對(duì)一些特殊要求的球形儲(chǔ)罐，在水壓試驗(yàn)時(shí)還需同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射監(jiān)測(cè)，以檢測(cè)球形儲(chǔ)罐在耐壓試驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷開裂、裂紋萌生與擴(kuò)展，并對(duì)耐壓試驗(yàn)過(guò)程中球罐的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)。 聲發(fā)射檢測(cè)一般采用多通道聲發(fā)射儀，探頭陣列采用三角時(shí)差定位的方式對(duì)球形儲(chǔ)罐進(jìn)行整體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，聲發(fā)射探頭之間的間距一般為35m。比如，最常見的400m3球罐

19、需采用18個(gè)通道，1 000m3球罐需采用26個(gè)通道。 由于新安裝球罐的水壓試驗(yàn)第一次加載，球殼焊接和組裝產(chǎn)生的殘余應(yīng)力得到逐步釋放，因此聲發(fā)射信號(hào)很豐富，聲發(fā)射定位源會(huì)較均勻地分散在球殼的各個(gè)部位，但在人孔、支柱角焊縫、錯(cuò)邊、熱處理不均勻和有缺陷開裂的部位等由于應(yīng)力集中較大，易出現(xiàn)聲發(fā)射定位源集團(tuán)。一般為了區(qū)分殘余應(yīng)力釋放和缺陷開裂引起的聲發(fā)射信號(hào)源，根據(jù)金屬材料具有的KAISER效應(yīng)的特性，采用從試驗(yàn)壓力降壓到設(shè)計(jì)壓力然后第二次升壓至試驗(yàn)壓力的方法，殘余應(yīng)力釋放部位第二次升壓時(shí)幾乎無(wú)聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生，缺陷開裂部位在第二次升壓時(shí)一般會(huì)重復(fù)出現(xiàn)聲發(fā)射定位源信號(hào)。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)可以確定活性缺陷的具

20、體位置，但要確定聲發(fā)射源內(nèi)具體存在什么性質(zhì)的缺陷，目前還需要采用常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。     3 在用球形儲(chǔ)罐檢驗(yàn)采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)為了確保壓力容器安全運(yùn)行，世界各國(guó)對(duì)壓力容器均采用運(yùn)行期間內(nèi)的定期檢驗(yàn)制度。壓力容器在用檢驗(yàn)分不停止運(yùn)行的外部檢驗(yàn)和停止運(yùn)行后的內(nèi)外部全面檢驗(yàn)。外部檢驗(yàn)的周期一般為12a(年)，內(nèi)外部全面檢驗(yàn)的周期一般為5lOa。我國(guó)政府有關(guān)規(guī)程規(guī)定5.6，壓力容器外部檢驗(yàn)的周期為1a，內(nèi)外部全面檢驗(yàn)的周期最長(zhǎng)為6a。 對(duì)于新投入使用的球形儲(chǔ)罐，如使用標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值b540MPa的材料制造，投用la后應(yīng)當(dāng)開罐進(jìn)行全面檢驗(yàn)；否則，最長(zhǎng)可到投用

21、3a后開罐進(jìn)行全面檢驗(yàn)。球罐的年度檢查內(nèi)容包括使用單位壓力容器安全管理情況檢查、球罐本體及運(yùn)行狀況檢查和安全附件檢查等。檢查方法以宏觀檢查為主，必要時(shí)進(jìn)行測(cè)厚和腐蝕介質(zhì)含量測(cè)定。如球罐焊縫內(nèi)已存在超標(biāo)焊接缺陷，可采用聲發(fā)射監(jiān)測(cè)的方法來(lái)識(shí)別這些缺陷是否為活性；如需確定某些高應(yīng)力集中部位是否存在疲勞損傷，可采用磁記憶檢測(cè)方法；如需檢查球罐外表面是否有疲勞裂紋或應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生，可采用表面裂紋電磁檢測(cè)的方法。 在用球罐的開罐全面檢驗(yàn)周期一般為6a，但對(duì)安全狀況等級(jí)為1級(jí)或2級(jí)的球罐，在實(shí)測(cè)介質(zhì)對(duì)材料腐蝕速率每年低于O.lmm或者內(nèi)部有熱噴涂金屬(鋁粉或者不銹鋼粉)涂層，并通過(guò)12次全面檢驗(yàn)確認(rèn)腐蝕輕

22、微者，開罐全面檢驗(yàn)周期最長(zhǎng)可以延長(zhǎng)至12a。球罐的開罐全面檢驗(yàn)的重點(diǎn)是在運(yùn)行過(guò)程中受介質(zhì)、載荷、溫度和環(huán)境等因素的影響而產(chǎn)生的腐蝕、沖蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、疲勞開裂和材料劣化等缺陷，因此除宏觀檢查外，還應(yīng)包括磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)和聲發(fā)射檢測(cè)等無(wú)損檢測(cè)方法。由于球罐的檢測(cè)在其安裝使用的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，受檢測(cè)條件的限制，因此，采用的無(wú)損檢測(cè)方法為適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的技術(shù)，采用的無(wú)損檢測(cè)儀器均為適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的便攜式儀器。   目前在用球罐全面檢驗(yàn)一般采用常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法和聲發(fā)射檢測(cè)方法兩種模式。常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法的模式為，對(duì)內(nèi)外表面焊縫和焊疤部位進(jìn)行100 磁粉或滲透檢測(cè)，對(duì)接焊縫內(nèi)部

23、進(jìn)行20100超聲檢測(cè)，對(duì)超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部超標(biāo)缺陷進(jìn)行射線檢測(cè)以確定缺陷的性質(zhì)，并為返修確定具體部位；這種檢測(cè)方法一般用于焊縫內(nèi)部無(wú)已知超標(biāo)缺陷或超標(biāo)缺陷很少的球罐，但這種檢測(cè)方法所需的檢驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。采用聲發(fā)射檢測(cè)方法的模式為，球罐停用后首先進(jìn)行水壓試驗(yàn)和聲發(fā)射檢測(cè)，然后對(duì)聲發(fā)射檢測(cè)指定的活性源部位進(jìn)行表面檢測(cè)和超聲檢測(cè)復(fù)驗(yàn)，并適當(dāng)擴(kuò)大表面檢測(cè)的比例到20 以上，對(duì)超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部超標(biāo)缺陷進(jìn)行射線檢測(cè)照相以確定缺陷的性質(zhì)，并為返修確定具體部位；這種檢測(cè)方法一般用于已知焊縫內(nèi)部存在或可能存在大量超標(biāo)缺陷的球罐，聲發(fā)射檢測(cè)可以從大量超標(biāo)缺陷中識(shí)別出活性缺陷進(jìn)行返修；對(duì)于無(wú)超標(biāo)缺陷的球罐，采

24、用此種模式，也可大大縮減開罐檢驗(yàn)的時(shí)間，減少停產(chǎn)損失。然而，值得提醒的是，對(duì)于一些較小的表面裂紋，耐壓試驗(yàn)過(guò)程中可能不產(chǎn)生聲 發(fā)射定位源信號(hào)，因此，聲發(fā)射檢測(cè)有時(shí)不能發(fā)現(xiàn)小的表面裂紋。    3.1表面檢測(cè)表面檢測(cè)方法是在球罐停產(chǎn)進(jìn)行全面檢驗(yàn)中首選的無(wú)損檢測(cè)方法。表面檢測(cè)的部位為球罐的對(duì)接焊縫、角焊縫、工卡具拆除處的焊跡表面等。鐵磁性材料對(duì)接焊縫的表面一般采用磁粉檢測(cè)方法，球罐的外部一般采用濕式黑磁粉檢測(cè)，內(nèi)部由于照明條件不好，通常采用熒光磁粉檢測(cè)，角焊縫無(wú)法采用磁粉檢測(cè)時(shí)可用滲透檢測(cè)。非鐵磁性材料的表面采用滲透檢測(cè)，壓力容器的內(nèi)部采用熒光滲透檢測(cè)，壓力容器的外部

25、采用著色滲透檢測(cè)。根據(jù)多年的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，球罐容易出現(xiàn)表面裂紋的部位主要有工卡具拆除處的焊跡表面、支柱角焊縫、安裝時(shí)組裝的最后一道環(huán)焊縫(一般為上極圈環(huán)焊縫)的外表面，介質(zhì)液面部位的焊縫內(nèi)表面。    3.2 電磁渦流表面裂紋檢測(cè)焊縫表面裂紋的磁粉或滲透檢測(cè)都需要將被檢焊縫表面事先進(jìn)行清潔處理，除去表面防腐層或污垢，因此不適合球罐的在線檢測(cè)。另外，球罐開罐100焊縫內(nèi)外表面的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，80以上的球罐無(wú)任何表面裂紋，即使發(fā)現(xiàn)表面裂紋的球罐，一般也是只存在幾處表面裂紋，占焊縫總長(zhǎng)的l以下，因此大量的打磨一方面增加了球罐停產(chǎn)檢驗(yàn)的時(shí)間和費(fèi)用，另一方面也減小了球罐焊縫部位殼體

26、的壁厚。 采用渦流技術(shù)可在不去除表面涂層的情況下來(lái)探測(cè)金屬材料的表面裂紋，然而，常規(guī)渦流方法只適用于檢測(cè)表面光滑母材上的裂紋，對(duì)焊縫上的裂紋卻會(huì)因焊縫在高溫熔合時(shí)產(chǎn)生的鐵磁性變化和焊縫表面高低不平而出現(xiàn)雜亂無(wú)序的磁干擾而無(wú)法檢測(cè)。針對(duì)這些問(wèn)題，人們研究出基于復(fù)平面分析的金屬材料焊縫電磁渦流檢測(cè)技術(shù)，在有防腐層時(shí)，也可用特殊的點(diǎn)式探頭對(duì)焊縫表面進(jìn)行快速掃描檢測(cè)，而且提離效應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響很小79。 基于復(fù)平面分析的電磁渦流表面裂紋檢測(cè)儀器采用電流擾動(dòng)磁敏探頭的渦流檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)焊縫的表面裂紋，此方法允許焊縫表面較為粗糙或帶有一定厚度的防腐層，因此可用于球罐運(yùn)行過(guò)程中的焊縫外表面裂紋的快速檢測(cè)，

27、也可用于球罐停產(chǎn)時(shí)的全面檢驗(yàn)。這時(shí)可先采用該方法對(duì)焊縫進(jìn)行快速檢測(cè)，然后對(duì)可疑部位進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)復(fù)驗(yàn)，以確定表面裂紋的具體部位和大小。目前市場(chǎng)上銷售的儀器可在涂層<0.2mm的情況下，檢測(cè)靈敏度高于0.5mm深5mm長(zhǎng)的表面裂紋；在有2mm涂層的情況下，檢測(cè)靈敏度高于lmm深5mm長(zhǎng)的表面裂紋；該儀器還可對(duì)<5mm深的裂紋進(jìn)行深度測(cè)定。    3.3超聲檢測(cè)在用球罐的全面檢驗(yàn)一般采用超聲檢測(cè)方法對(duì)對(duì)接焊縫進(jìn)行抽查或100檢測(cè)，以發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部可能出現(xiàn)的疲勞裂紋或已存在的焊接埋藏缺陷，對(duì)于不易打開的球罐也可從外部檢測(cè)球罐焊縫的內(nèi)表面裂紋，對(duì)于球罐外部有

28、保溫覆蓋層的情況，也可從球罐的內(nèi)部對(duì)焊縫外表面出現(xiàn)的裂紋進(jìn)行檢測(cè)，但超聲檢測(cè)方法一般只能發(fā)現(xiàn)lmm深5mm長(zhǎng)以上的表面裂紋。由于超聲波探傷儀體積小、重量輕，十分便于攜帶和操作，而且與射線相比對(duì)人體無(wú)害，因此在在用球罐檢驗(yàn)中得到廣泛使用。目前，對(duì)球罐的超聲檢測(cè)中直接發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部產(chǎn)生的疲勞裂紋是很少見的，超聲檢測(cè)主要發(fā)現(xiàn)的還是球罐安裝過(guò)程中漏檢的氣孔、夾渣、未熔合和未焊透等原始焊接缺陷。許多情況下對(duì)超標(biāo)的焊接缺陷采取缺陷安全評(píng)定的方法予以保留，而安全評(píng)定需要知道缺陷的長(zhǎng)度和自身高度。超聲檢測(cè)方法的特點(diǎn)是可以較精確測(cè)出焊縫內(nèi)缺陷的長(zhǎng)度和自身高度，為缺陷的安全評(píng)定提供缺陷的幾何尺寸數(shù)據(jù)。新修訂的JB

29、4730規(guī)定超聲檢測(cè)缺陷自身高度測(cè)量方法有缺陷端點(diǎn)衍射波法、端部最大回波法和6dB法等，但目前使用測(cè)量精度最高的方法是缺陷端點(diǎn)衍射波法，精度達(dá)O5lmm。另外，在國(guó)外超聲檢測(cè)的TOFD法和全息成像法已得到成熟推廣應(yīng)用，這些方法可以對(duì)內(nèi)部缺陷得到更直觀和更精確的數(shù)據(jù)，目前國(guó)內(nèi)也已啟動(dòng)這些方法的研究和應(yīng)用工作，因此將來(lái)這些方法在球罐的定期檢測(cè)中必將發(fā)揮重要作用。    34射線檢測(cè)對(duì)于在用壓力容器的全面檢驗(yàn)，射線檢測(cè)方法主要用于板厚<12mm的壓力容器對(duì)接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷的檢測(cè)，因?yàn)楸“宀捎贸暀z測(cè)有一定難度，而采用射線檢測(cè)不需要太高的管電壓。由于球形儲(chǔ)罐的壁厚

30、一般20mm，適合進(jìn)行超聲檢測(cè)，因此目前大部分在用球罐的全面檢驗(yàn)很少采用射線檢測(cè)方法。但對(duì)于20世紀(jì)80年代前制造安裝的球罐，由于當(dāng)時(shí)質(zhì)量控制不嚴(yán)，許多焊縫內(nèi)存在大量的超標(biāo)缺陷，因此全面檢驗(yàn)時(shí)通常采用7射線檢測(cè)方法。檢測(cè)時(shí)將7源放在球罐內(nèi)部的中心，一次幾個(gè)小時(shí)的透照即可完成100對(duì)接焊縫的檢測(cè)，效率很高。另外，對(duì)于超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的超標(biāo)缺陷，通常采用射線檢測(cè)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，以進(jìn)一步確定這些缺陷的性質(zhì)和具體部位，為缺陷返修提供依據(jù)。    35聲發(fā)射檢測(cè)聲發(fā)射方法用于檢測(cè)球罐上可能存在的活動(dòng)性缺陷，也可用于對(duì)已知缺陷進(jìn)行活性評(píng)價(jià)10111。聲發(fā)射檢測(cè)不同于其它無(wú)損檢測(cè)方法，必

31、須在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)球罐進(jìn)行加載，常用的加載方法為壓力容器停止運(yùn)行后進(jìn)行的水壓或氣壓試驗(yàn)，也可以直接采用工作介質(zhì)進(jìn)行加載。對(duì)活動(dòng)性缺陷的檢測(cè)是在加載過(guò)程中采用多個(gè)聲發(fā)射傳感器對(duì)球罐的殼體進(jìn)行整體監(jiān)測(cè)，以發(fā)現(xiàn)活性聲發(fā)射源及其所在部位，然后通過(guò)對(duì)活性聲發(fā)射源進(jìn)行表面和內(nèi)部缺陷檢測(cè)，排除干擾源，發(fā)現(xiàn)球罐上存在的缺陷。對(duì)已知缺陷進(jìn)行的活性評(píng)價(jià)是在加載過(guò)程中進(jìn)行聲發(fā)射監(jiān)測(cè)，如果整個(gè)加載過(guò)程中在缺陷部位無(wú)聲發(fā)射定位源產(chǎn)生，則認(rèn)為該缺陷是非活性的，反之，如有大量聲發(fā)射定位源信號(hào)產(chǎn)生，則認(rèn)為該缺陷是活性的。通過(guò)對(duì)特檢中心近十幾年在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的100多臺(tái)球罐聲發(fā)射檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析以及對(duì)發(fā)現(xiàn)的聲發(fā)射源進(jìn)行的常規(guī)無(wú)損檢

32、測(cè)復(fù)驗(yàn)結(jié)果比較，表l給出了現(xiàn)場(chǎng)球罐聲發(fā)射檢測(cè)可能遇到的各種典型聲發(fā)射源分類，并描述了這些源產(chǎn)生的部位和機(jī)理。     3.6磁記憶檢測(cè)  金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)是俄羅斯杜波夫教授于20世紀(jì)90年代初提出，并于90年代后期發(fā)展起來(lái)的一種檢測(cè)材料應(yīng)力集中和疲勞損傷的新的無(wú)損檢測(cè)與診斷方法。金屬磁記憶檢測(cè)的原理是利用鐵磁工件在受載工作過(guò)程中，在應(yīng)力和變形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的磁狀態(tài)不可逆變化12。在該區(qū)域內(nèi)發(fā)生具有磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向的和不可逆的重新取向，而且這種磁狀態(tài)的不可逆變化在工作載荷消除后不僅會(huì)保留，還與最大作用應(yīng)力有關(guān)系。磁記憶檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)材料受力后引起的疲

33、勞損傷，甚至導(dǎo)致裂紋缺陷的產(chǎn)生；但目前人們對(duì)磁記憶現(xiàn)象的機(jī)理了解還不十分清楚，一般與其它無(wú)損檢測(cè)方法配合使用，以防缺陷的漏檢。 與電磁渦流檢測(cè)方法一樣，進(jìn)行磁記憶檢測(cè)不需對(duì)焊縫表面進(jìn)行打磨處理，可在帶油漆層的情況下直接進(jìn)行快速掃查檢測(cè)，因此這種方法也是特別適合于對(duì)球罐進(jìn)行的在線檢測(cè)。與電磁渦流檢測(cè)方法不同的是磁記憶檢測(cè)方法發(fā)現(xiàn)的是球罐上存在的高應(yīng)力集中部位，而往往在這些部位容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂和疲勞損傷。對(duì)球罐進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通常采用磁記憶檢測(cè)儀器對(duì)球罐焊縫進(jìn)行快速掃查，以發(fā)現(xiàn)壓力容器焊縫上存在的應(yīng)力峰值部位，然后對(duì)這些應(yīng)力峰值部位進(jìn)行局部表面磁粉檢測(cè)和內(nèi)部超聲檢測(cè)，以發(fā)現(xiàn)可能存在的表面裂紋或內(nèi)部