翁 荻

金華市特種設(shè)備檢測(cè)中心，浙江金華 321015

0 引言

為了確保壓力容器的安全質(zhì)量，從壓力容器使用的原材料開(kāi)始就要通過(guò)無(wú)損檢測(cè)來(lái)進(jìn)行質(zhì)量控制。壓力容器使用的原材料包括金屬板材、管材、棒材、鍛件和鑄件等，需根據(jù)這些材料制造工藝和幾何形狀采用不同的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，本文主要探討了壓力容器的超聲檢測(cè)技術(shù)相關(guān)問(wèn)題。

1 壓力容器的超聲檢測(cè)技術(shù)

1.1 壓力容器板材超聲檢測(cè)

板材主要用于制造壓力容器的殼體，一般厚度為6mm～250mm，大多數(shù)壓力容器用的鋼板厚度為8mm～40mm。鋼板制造廠多采用超聲局部水浸法檢測(cè)，壓力容器制造廠多采用接觸法復(fù)驗(yàn)。在用壓力容器一般不進(jìn)行鋼板超聲檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)厚異常以及鼓包等特殊情況時(shí)再做該項(xiàng)工作[1]。

1）厚度小于6mm 薄板的超聲檢測(cè)。對(duì)于厚度小于6mm的薄板，如果用單晶直探頭法，由于其板厚可能在盲區(qū)內(nèi)，缺陷難以分辨，因此改用蘭姆波（板波）進(jìn)行探傷；2）6mm～20mm 鋼板的超聲檢測(cè)。此類鋼板應(yīng)采用雙晶直探頭檢測(cè)，探頭頻率選用5MHz 效果比2.5MHz 要好，晶片面積要求不小于150mm2；3）厚度大于20mm 鋼板的超聲檢測(cè)。此類鋼板應(yīng)采用2.5MHz（板厚小于40mm）或5MHz（板厚小于250mm）的單晶直探頭（圓晶片直徑為Φ14mm～25mm）。用單直探頭檢測(cè)厚度大于20mm的鋼板時(shí)，CBII 標(biāo)準(zhǔn)試塊應(yīng)符合規(guī)定；4）壓力容器鋼板橫波檢測(cè)。原則上選用K1 斜探頭，圓晶片直徑應(yīng)在13mm～25mm 之間，方晶片面積應(yīng)不小于200mm2。如有特殊需要也可選用其他尺寸和K 值的探頭，檢測(cè)頻率為2MHz～5MHz；5） 復(fù)合板超聲檢測(cè)。掃查方式如下：（1）掃查方式可采用100%掃查或沿鋼板寬度方向，間隔為50mm的平行線掃查；（2）根據(jù)合同、技術(shù)協(xié)議書(shū)或圖樣的要求，也可采用其他掃查形式；（3）在坡口預(yù)定線兩側(cè)各50mm 內(nèi)應(yīng)作100%掃查。6） 承壓設(shè)備用鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測(cè)。可選板材的任一軋制表面進(jìn)行檢測(cè)。若檢測(cè)人員認(rèn)為需要或設(shè)計(jì)上有要求時(shí)，也可選板兩軋制表面分別進(jìn)行檢測(cè)。探頭沿垂直于板材壓延方向，間距不大于40mm的平行線進(jìn)行掃查。在板材剖口預(yù)定線兩側(cè)各50mm 內(nèi)應(yīng)作100%掃查。將探頭置于待檢板材完好部位，調(diào)節(jié)第一次底波高度為熒光屏滿刻度的80%，以此作為基準(zhǔn)靈敏度。耦合方式可采用直接接觸法或液浸法。

1.2 高壓螺栓的超聲檢測(cè)

在役高壓螺栓或螺柱，由于清洗困難，磁粉檢測(cè)效果不是很好，常采用超聲檢測(cè)。在用螺栓或螺柱的超聲檢測(cè)，除符合規(guī)定外，還應(yīng)對(duì)螺紋根部是否有裂紋進(jìn)行檢測(cè)，其主要檢測(cè)內(nèi)容如下：

1）在螺栓或螺柱端部采用縱波小K 值斜探頭進(jìn)行縱波斜入射檢測(cè)；2）在螺栓或螺柱無(wú)螺紋部位應(yīng)采用K1.5～K2.5，頻率為2.5MHz的橫波斜探頭進(jìn)行軸向檢測(cè)；3）縱波斜入射檢測(cè)和橫波軸向檢測(cè)的對(duì)比試樣應(yīng)采用與被檢工件材料、形式和規(guī)格相同或相近的螺栓或螺柱制作。人工缺陷反射體（切槽）位于最大探測(cè)聲程處并應(yīng)垂直于螺栓或螺柱的軸線；4）在用螺栓或螺柱超聲檢測(cè)時(shí)，如在螺紋根部出現(xiàn)比切槽回波高的缺陷反射波時(shí)，應(yīng)予以判廢。

1.3 焊縫的超聲檢測(cè)

焊縫質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的使用壽命及安全性，超聲波探傷是保證焊縫質(zhì)量的重要檢測(cè)手段之一。焊縫內(nèi)部質(zhì)量一般用射線來(lái)檢測(cè)，但對(duì)于厚壁容器或焊縫中的裂紋、未熔合等危險(xiǎn)性缺陷，超聲檢測(cè)方法優(yōu)于射線檢測(cè)。

JB/T 4730-2005 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)母材厚度為8mm～400mm的全焊透熔化焊對(duì)接焊縫的超聲檢測(cè)進(jìn)行了明確規(guī)定，并指出應(yīng)檢測(cè)到整條焊縫、熔合線和熱影響區(qū)。

2 換熱器殼體的超聲檢測(cè)

煉油廠加氫車間的一臺(tái)換熱器管程和殼程的筒體材料為15CrMo，筒體壁厚為42mm～45mm，封頭壁厚為44mm～46mm；管箱筒體材料為20CrMo，壁厚為37mm～44mm；管箱封頭材料為15CrMo，壁厚為50mm～52mm；內(nèi)襯及堆焊層材料為不銹鋼（牌號(hào)不詳）。

對(duì)該換熱器進(jìn)行外觀檢查、內(nèi)襯檢漏、壁厚測(cè)定、金相分析、磁粉檢測(cè)、著色檢測(cè)以及氣密性試驗(yàn)，所有檢驗(yàn)均正常，判為合格。

用2.5P13×13K1 斜探頭從換熱器殼體外壁對(duì)焊縫進(jìn)行超聲檢測(cè)，用CSK-IA 標(biāo)準(zhǔn)試塊測(cè)定探頭的前沿和K 值，用CSK-IIIA標(biāo)準(zhǔn)試塊確定靈敏度、制作距離-波幅曲線，最大壁厚為44mm板的定量線靈敏度為Φ1×6-3dB，對(duì)接焊縫采用B 級(jí)檢測(cè)等級(jí)，單面雙側(cè)探傷，檢測(cè)區(qū)域的寬度為焊縫本身寬度加上焊縫兩側(cè)相當(dāng)于母材厚度30%的區(qū)域，最大為10mm，探頭移動(dòng)區(qū)域應(yīng)大于1.25P，掃查速度應(yīng)小于150mm/s，相鄰兩次探頭移動(dòng)間隔保證有探頭寬度10%的重疊，對(duì)波幅超過(guò)定量線的回波，根據(jù)探頭的位置確定出缺陷的位置，缺陷位置測(cè)定應(yīng)以獲得缺陷最大反射波的位置為準(zhǔn)，缺陷的深度和水平距離從儀器上可以直接獲得，用6dB法測(cè)量缺陷的指示長(zhǎng)度，用缺陷估判程序和波形判斷法確定缺陷的性質(zhì)，用對(duì)接焊接接頭質(zhì)量分級(jí)來(lái)判斷缺陷是否超標(biāo)，板厚單個(gè)缺陷的指示長(zhǎng)度最大不超過(guò)25mm，若是裂紋等危害性缺陷，直接判為不合格，共發(fā)現(xiàn)八個(gè)超標(biāo)缺陷。按“合于使用”原則進(jìn)行綜合判定，通過(guò)缺陷的斷裂和疲勞評(píng)定，得出該換熱器仍可安全運(yùn)行4年的結(jié)論。

3 結(jié)論

本文總結(jié)了生產(chǎn)中常見(jiàn)的幾種典型承壓設(shè)備的超聲檢測(cè)方法，舉例說(shuō)明了在換熱器上超聲檢測(cè)應(yīng)用，并且介紹各種檢測(cè)方法注意事項(xiàng)，對(duì)于工程人員參考具有一定價(jià)值。

[1]李衍.ASME 規(guī)范案例和焊縫超聲檢測(cè)新規(guī)定[J].無(wú)損檢測(cè)，2005，27(2).

[2]張萬(wàn)嶺，沈功田.壓力容器無(wú)損檢測(cè)--換熱器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[J].無(wú)損檢測(cè)，2005，27(6).