楊勝濤

（南京圣諾熱管有限公司，江蘇 南京 210009）

在用壓力容器檢驗(yàn)中關(guān)于母材夾層的討論

楊勝濤

（南京圣諾熱管有限公司，江蘇 南京 210009）

對(duì)在用壓力容器進(jìn)行厚壁檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)測(cè)厚值變小，但所測(cè)部位沒(méi)發(fā)現(xiàn)腐蝕狀況，很可能是母材有夾層缺陷。為了明確缺陷類(lèi)型和消除缺陷，做進(jìn)一步的無(wú)損檢測(cè),確定缺陷級(jí)別，以進(jìn)行焊接返修，達(dá)到保證設(shè)備安全運(yùn)行目的。

壓力容器；母材夾層；檢測(cè)；焊接工藝評(píng)定

當(dāng)我們對(duì)壓力容器進(jìn)行厚壁檢測(cè)時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)厚值變小了，但觀察所測(cè)部位也沒(méi)發(fā)現(xiàn)有腐蝕的狀況，究其原因很可能是母材有夾層缺陷。隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)和一些特殊介質(zhì)的作用，夾層缺陷就有可能造成鼓包或鼓包裂紋等。至于這是不是夾層缺陷，還需要做進(jìn)一步的檢測(cè)。如果確定是夾層缺陷，就要及時(shí)采取措施，弄清楚夾層分布的情況和它與母材表面形成的傾斜度，同時(shí)記錄下來(lái)。本文通過(guò)對(duì)夾層的形成機(jī)理、特征分析和檢測(cè)方式介紹，說(shuō)明壓力容器存在夾層的危害，提出對(duì)存在夾層的危害處理方法，已達(dá)到保證設(shè)備安全使用的目的。

1 壓力容器檢驗(yàn)方法的基本介紹

壓力容器是一種盛裝液體或氣體、承載一定壓力的密閉裝置。常見(jiàn)的壓力容器有儲(chǔ)存容器、反應(yīng)容器、分離容器等。在石油、化工等各個(gè)部門(mén)中，壓力容器都起到了重要作用。壓力容器本體主要受壓元件件由殼體、封頭等組成，另外還配有安全附件等。壓力容器因?yàn)槊芊狻⒊袎汉徒橘|(zhì)等因素，很容易引發(fā)爆炸、泄漏等事故，對(duì)人員、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)造成安全威脅，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此世界各國(guó)都特別重視壓力容器生產(chǎn)和使用管理。

對(duì)壓力容器進(jìn)行全面檢驗(yàn)時(shí)，主要是對(duì)本體焊縫及母材表面進(jìn)行檢查，全面檢驗(yàn)通常是六年一次。有些沒(méi)有發(fā)現(xiàn)缺陷、壓力較低、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性介質(zhì)容器或非易燃等壓力容器，可以不做無(wú)損探傷檢查。壓力容器的內(nèi)外部檢驗(yàn)一般是三年一次，除了進(jìn)行外部檢查外，還要利用無(wú)損檢測(cè)方法檢查焊縫的內(nèi)部質(zhì)量。當(dāng)容器的介質(zhì)含有劇毒或強(qiáng)腐蝕性就要縮短檢驗(yàn)周期。檢驗(yàn)人員一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)安全造成威脅的情況，要及時(shí)反饋，以便使用部門(mén)采取措施消除事故隱患。

2 形成夾層缺陷的特征及原因

夾層是一種鋼板中的常見(jiàn)缺陷，也可稱(chēng)為分層。由于在鋼板內(nèi)部原本有局部或整體基本平行于鋼板表面的未熔合界面，這種制作過(guò)程中產(chǎn)生的鋼板內(nèi)部的界面就是夾層。

夾層產(chǎn)生的原因主要有兩種。第一種是開(kāi)口型夾層，這種夾層直接延伸到鋼板表面形成了溝紋狀的裂紋。開(kāi)口型夾層可以直接在鋼板的斷口處發(fā)現(xiàn)。第二種是在鋼板內(nèi)部和鋼板表面分開(kāi)，在鋼板的表面端口處看不出來(lái)，稱(chēng)為封閉性?shī)A層。通常在壓力容器檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的就是封閉性?shī)A層。它處于鋼板內(nèi)部，一般是面積較大而且形狀不規(guī)則的塊狀。這種夾層缺陷從鋼廠帶到制造廠，如果制造廠不對(duì)其進(jìn)行百分百超聲波探傷就發(fā)現(xiàn)不了，就被制作加工成產(chǎn)品出廠了。

至于為什么存在鋼板夾層缺陷，原因如下：在軋制的時(shí)候，鋼中的非金屬夾雜物因?yàn)樗苄宰冃斡汕蛐巫兂蓹E圓形，然后變成了片狀。夾雜物和基體界面很容易分離，隨著基體不斷變形，中間的空洞變大，夾雜物在中間聚集就變成鋼板夾層了；其次是硫化物在軋制過(guò)程中與金屬基體一起變形成條狀物，形成夾層；因?yàn)殇撆邇?nèi)部在軋制之前就有裂紋、縮孔等原始缺陷，所以在軋制時(shí)就變成了夾層。綜上所述，就使鋼胚材料在軋制過(guò)程中不可避免產(chǎn)生的夾層。

3 夾層缺陷的檢測(cè)方法

在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，如果發(fā)生誤判就會(huì)給單位造成不必要的損失。但在《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》里也沒(méi)有提到母材夾層的具體檢驗(yàn)方法，現(xiàn)在只能提供實(shí)際工作過(guò)程中的檢測(cè)方法僅作參考。

（1）利用測(cè)厚儀進(jìn)行粗略地判定。當(dāng)測(cè)量壁厚時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)壁厚變薄了，就有可能是夾層缺陷。先要在變薄區(qū)域進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)定，將測(cè)定的數(shù)據(jù)在圖上記錄下來(lái)后初步分析可疑部位的范圍。如果范圍較小，就可能是母材中的小氣孔或雜質(zhì)等引起的，危害性較小。如果范圍較大，可能就是夾層缺陷。

（2）利用超聲波探傷儀進(jìn)行測(cè)定。直接將超聲波探傷儀的探頭對(duì)可疑部位進(jìn)行測(cè)定。因?yàn)樵趭A層的邊緣處進(jìn)行探測(cè)時(shí)，會(huì)同時(shí)出現(xiàn)夾層缺陷波和底波，所以如果有缺陷波沒(méi)有底波時(shí)，就確定夾層存在。但有時(shí)候夾層與母材內(nèi)表面的夾角超過(guò)了直探頭的半擴(kuò)散角，超聲波探傷儀的屏幕上就沒(méi)有顯示。這時(shí)就要換成晶片尺寸較小、頻率較低的直探頭再探。在檢測(cè)到夾層缺陷后，就要用探傷儀測(cè)量夾層與母材表面形成的夾角。

當(dāng)夾層缺陷波平行于超聲波探傷儀屏幕上的水平刻度線時(shí)，該夾層與母材平行，就無(wú)需評(píng)級(jí)。當(dāng)夾層缺陷波與超聲波探傷儀屏幕上的水平刻度線不平行時(shí)，該夾層與母材內(nèi)表面形成一定的角度，通過(guò)以下方法來(lái)計(jì)算夾角的大?。合纫趭A層空間里找出與母材內(nèi)表面距離一樣的點(diǎn)，然后連成一條直線。在這條直線上做垂線，沿著垂線找到夾層的兩個(gè)端點(diǎn)。夾層缺陷與母材內(nèi)表面之間的夾角即是這兩個(gè)端點(diǎn)到母材內(nèi)表面的距離與端點(diǎn)在母材內(nèi)表面上距離之比的反正切值。夾角小于10°就是2級(jí)或3級(jí)，夾角大于10°就要通過(guò)其他方法確定該夾層是否影響容器的安全使用。

4 夾層缺陷造成的危害及影響

夾層本身降低了鋼板的強(qiáng)度，造成安全隱患。如果鋼板中的夾層面積比較小，而且分布的距離較遠(yuǎn)，對(duì)鋼板的性能沒(méi)有太大影響。如果鋼板中的夾層比較集中，面積又大，就會(huì)對(duì)鋼板性能造成嚴(yán)重影響。它會(huì)使沿鋼板厚度的力學(xué)性能變得惡化，鋼板對(duì)力的反應(yīng)變得敏感，導(dǎo)致鋼板的沖擊韌性、抗疲勞性降低。

5 采取有效的措施預(yù)防和處理夾層缺陷

由于母材夾層缺陷造成壓力容器不能安全使用，甚至帶來(lái)嚴(yán)重的事故和損失，所以如何在事故發(fā)生之前發(fā)現(xiàn)安全隱患，防范于未然非常重要。在發(fā)現(xiàn)夾層缺陷后，要及時(shí)處理。壓力容器檢驗(yàn)人員在進(jìn)行檢驗(yàn)或檢修時(shí)，嚴(yán)格檢查容器應(yīng)力集中等部位。通過(guò)測(cè)厚的方法看是否發(fā)生鼓包，或判定夾層缺陷的具體情況。為從根本上保證容器制造母材無(wú)夾層，就要嚴(yán)格把握制造材料，使用優(yōu)質(zhì)的制作材料，為制作壓力容器打下穩(wěn)固的基礎(chǔ)。

通過(guò)《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》對(duì)夾層缺陷定級(jí)后，由于夾層缺陷會(huì)對(duì)壓力容器的安全運(yùn)行造成影響，所以要及時(shí)處理夾層缺陷。先用超聲波探傷儀準(zhǔn)確測(cè)量出夾層缺陷的范圍，可以直接挖除缺陷部位，或者采用堆焊方法修復(fù)它。

當(dāng)然，修復(fù)前一定要根據(jù)NB/47014《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》等標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，以驗(yàn)證所擬定的焊接工藝正確性，而從工藝上保證堆焊的焊接質(zhì)量。壓力容器的焊補(bǔ)等也必須由有資質(zhì)的單位履行相關(guān)手續(xù)后才允許組織實(shí)施。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前使用的壓力容器種類(lèi)多、數(shù)量大，介質(zhì)也是多種多樣，發(fā)生事故后造成的危害各不相同。壓力容器檢驗(yàn)人員定期對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼板的夾層缺陷很常見(jiàn)，為了保證壓力容器的安全運(yùn)行，有必要對(duì)母材夾層問(wèn)題做深入研究。通過(guò)對(duì)壓力容器中的母材夾層缺陷的產(chǎn)生原因、危害性進(jìn)行分析，先證實(shí)夾層缺陷是否存在，再做進(jìn)一步的測(cè)量和修復(fù)。要想從根本上保證母材無(wú)夾層缺陷，最好是壓力容器制作單位在制作之前就用對(duì)母材進(jìn)行檢測(cè)，為后來(lái)制作壓力容器打下良好的基礎(chǔ)。

[1]黃立業(yè)，唐 飛，毛原寧.壓力容器檢驗(yàn)決策支持與數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究[J].化工機(jī)械，2013(3)：289-292.

[2]石 巍，徐建軍.淺談壓力容器檢驗(yàn)中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(18)：10-11.

[3]蘭 勇，李偉峰.在用壓力容器檢驗(yàn)中裂紋探討[J].商品與質(zhì)量：學(xué)術(shù)觀察，2012(6)：226.

In the Testof Pressure Vesselon the ParentMetalSandw ich Discussion

YANGSheng-tao

（Nanjing Shengnuo HeatPipe Co.，Ltd.，Nanjing210009，China)

The thick wall detection in the pressure vessel,found that the thickness value is smaller,but the site found no corrosion,is likely to be the parentmetal interlayer defects.In order to clarify the types of defect and defect elimination,do NDT further,determine the defect level,forwelding repair,to ensure safe operation of the equipment.

pressure vessel；the parentmaterial layer；TESTING；welding procedurequalification

TH49

B

1672-545X（2014）04-0190-02

2014-01-05

楊勝濤（1969—），男，江蘇南京人，工程師，長(zhǎng)期從事鍋爐及壓力容器制造技術(shù)及管理方面工作。