陳駿 曹峻

摘要：壓力容器的種類不斷豐富，其內(nèi)在結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化，在壓力容器運(yùn)行條件影響下使其質(zhì)量得不到保障。在實(shí)踐檢測(cè)作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，很多工廠壓力容器出現(xiàn)缺陷，例如表面裂紋、氣孔以及未融合缺陷等。這些缺陷主要為焊縫缺陷。當(dāng)壓力容器出現(xiàn)焊縫缺陷會(huì)直接影響工廠生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)水平，因此加強(qiáng)對(duì)壓力容器缺陷檢測(cè)至關(guān)重要。本文將針對(duì)壓力容器缺陷檢測(cè)進(jìn)行詳細(xì)分析和論述，并探討出如何對(duì)壓力容器的焊縫缺陷進(jìn)行有效補(bǔ)焊修復(fù)。旨在通過(guò)本文論述為壓力容器缺陷檢測(cè)提供有力理論參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器;缺陷檢測(cè);焊縫缺陷;補(bǔ)焊修復(fù)

隨著工廠不斷發(fā)展，技術(shù)不斷進(jìn)步，壓力容器種類日益豐富，且壓力容器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在長(zhǎng)期工作條件影響下，對(duì)壓力容器質(zhì)量造成一定影響。在工廠設(shè)備檢測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)壓力容器常出現(xiàn)一些焊縫缺陷，例如壓力容器表面出現(xiàn)裂紋，或出現(xiàn)埋藏缺陷等，都對(duì)壓力容器整體質(zhì)量造成影響。壓力容器缺陷直接影響工廠生產(chǎn)質(zhì)量是否合格，因此加強(qiáng)對(duì)壓力容器缺陷檢測(cè)十分重要，以保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷，并第一時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，將缺陷影響降低最低，避免影響工廠正常生產(chǎn)活動(dòng)。

1.壓力容器缺陷檢測(cè)

以某大型加氫反應(yīng)器為例，在對(duì)其容器缺陷檢測(cè)過(guò)程中對(duì)焊縫缺陷檢測(cè)進(jìn)行全面分析。該加氫反應(yīng)器總重量大于600t，容器殼體厚度達(dá)到202mm，容器主體材料為Cr-Mo鋼，容器內(nèi)壁采用不銹鋼堆焊，厚度為6mm，容器工作壓力為15.2MPa。在對(duì)該加氫反應(yīng)器缺陷檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，焊縫缺陷寬28mm，主要焊縫類型為U型坡口環(huán)焊縫。檢測(cè)方法首先利用100%超聲檢測(cè)。通過(guò)超聲檢測(cè)可知這個(gè)環(huán)焊縫整體存在缺陷，主要范圍在150mm至200mm內(nèi)。這個(gè)環(huán)焊縫缺陷當(dāng)量不夠，在承壓設(shè)備檢測(cè)下可知，該焊縫缺陷為I級(jí)。

1.1焊縫缺陷檢測(cè)準(zhǔn)備工作

針對(duì)大型加氫反應(yīng)器的缺陷檢測(cè)主要采用CTS-22型模擬超聲波探傷儀。由于該壓力容器為大型工件，厚度就大，為達(dá)到超聲橫波穿透要求以及達(dá)到其橫波靈敏度標(biāo)準(zhǔn)，要選擇45°折射角，所用晶片標(biāo)準(zhǔn)為20mm×20mm，頻率為2.5MHz，探頭型號(hào)為2.5Z20×20K1。選擇CSK-IVNO.4試塊。橫波斜探頭主要檢測(cè)面包括兩個(gè)部分，即探頭移動(dòng)區(qū)和探頭檢測(cè)區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該壓力容器焊縫缺陷的有效檢測(cè)。探頭區(qū)寬度是303mm，檢測(cè)區(qū)寬度是焊縫寬度+焊縫兩側(cè)10mm。

同時(shí)在焊縫缺陷檢測(cè)前要將檢測(cè)表面的氧化皮以及油污雜物清理干凈。對(duì)檢測(cè)器進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，主要方法為：通過(guò)深度定位和CSK-IA試塊對(duì)儀器進(jìn)行定位掃描，也就是在滿屏幕200mm寬度掃描。要將檢測(cè)儀器的靈敏度控制在標(biāo)準(zhǔn)水平，找出CSK-IVA?No.3試塊的25%、50%及75%位置9.5mm×40mm長(zhǎng)橫孔反射回波最大值，做出DAC曲線，最后再把靈敏度調(diào)整到14dB。

1.2檢測(cè)實(shí)施過(guò)程

在壓力容器焊縫缺陷檢測(cè)過(guò)程中，以超聲波為檢測(cè)依據(jù)，主要流程為：超聲波檢測(cè)→掃查出焊縫缺陷→全面掃查缺陷波→觀察焊縫缺陷動(dòng)態(tài)波形→測(cè)出焊縫缺陷當(dāng)量→判斷出焊縫缺陷分布方向。

利用斜探頭進(jìn)行檢測(cè)（45°折射角、2.5MPa頻率），獲得的焊縫缺陷檢測(cè)情況為一些較為明顯的波形信號(hào)在熒光屏偏向右側(cè)方向顯示。該檢測(cè)沒(méi)有在檢測(cè)完靈敏度后進(jìn)行缺陷波形處理，因此檢測(cè)完成獲得的缺陷波形信號(hào)只能夠在熒光屏的1.5。所以說(shuō)應(yīng)當(dāng)將壓力容器焊縫缺陷的當(dāng)量控制在9.5mm×40mm-16?dB～9.5mm×40mm?-10dB。

2.焊縫缺陷檢測(cè)分析

當(dāng)檢測(cè)表明出某些明顯缺陷波的位置應(yīng)當(dāng)利用氣切割取樣，并通過(guò)機(jī)械加工方式去掉式樣表面的淬硬層，通過(guò)莫名與拋光完成表面處理工作。處理完成后則通過(guò)超聲波進(jìn)缺陷定位，能夠知道四處缺陷，并主要分布位置在融合線附近。

在完成上述檢測(cè)后，通過(guò)金相顯微鏡進(jìn)行進(jìn)一步觀察，采取某一焊縫缺陷試塊觀察（保證該缺陷試塊已做好拋光處理），能夠明顯發(fā)現(xiàn)該位置存在少量尖端雜質(zhì)，并與裂紋同時(shí)存在。利用掃描電鏡放大缺陷區(qū)域，對(duì)網(wǎng)狀裂紋進(jìn)行成分定性，可知該缺陷S、Cr以及Ti元素較多，以S元素為主。因此說(shuō)，該大型加氫反應(yīng)器的焊縫缺陷是Ti元素的C與N非平衡化合物與雜質(zhì)！S元素沿晶界偏聚造成的。

3.壓力容器缺陷補(bǔ)焊修復(fù)分析

3.1焊縫缺陷表面處理工作

根據(jù)相關(guān)標(biāo)注可知在壓力容器焊縫裂紋深度小于4mm時(shí)通常不會(huì)引起斷裂時(shí)效，因此說(shuō)當(dāng)壓力容器的表面裂紋小于3mm時(shí)無(wú)需進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，只要通過(guò)手動(dòng)打磨即可。打磨處理要求手法要平穩(wěn)，不能過(guò)于劇烈，以保證對(duì)焊縫裂紋端口處理更加圓潤(rùn)，杜絕出現(xiàn)菱角現(xiàn)象。

當(dāng)壓力容器表面裂紋深度大于4mm要進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。修復(fù)前同樣需要進(jìn)行磨平處理，利用角向磨光機(jī)對(duì)坡口處理，處理到裂紋兩端10-15mm位置。為更好進(jìn)行補(bǔ)焊作業(yè)，要將坡口位置坐好雜質(zhì)清理和硬化層處理。

3.2焊縫裂紋補(bǔ)焊修復(fù)

針對(duì)壓力容器焊縫裂紋的補(bǔ)焊處理是其整體修復(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。補(bǔ)焊工作要對(duì)其裂縫成因分析，然后進(jìn)行消氫和打磨，要做出準(zhǔn)確的安全評(píng)定，再通過(guò)熱處理方式提高容器的使用性能。對(duì)壓力容器的裂紋進(jìn)行有效補(bǔ)焊處理，消除缺陷，但也存在出現(xiàn)新生問(wèn)題可能，如未融合或氣孔等，因此必須嚴(yán)格控制補(bǔ)焊工藝。要將控制殘余應(yīng)力增加為前提，杜絕出現(xiàn)新裂紋。要對(duì)殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力做好控制，避免出現(xiàn)馬氏體組織。另外要對(duì)焊縫以及范圍內(nèi)的氫含量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

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