王科軍

摘要：本文論述了LNG儲(chǔ)罐壁板工裝卡具焊疤無(wú)損檢測(cè)事宜;分析了滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)兩種無(wú)損檢測(cè)方法在LNG儲(chǔ)罐施工中的適用情況，通過(guò)金像覆膜檢測(cè)法對(duì)最終的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，提出了自己的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：LNG儲(chǔ)罐;06Ni9DR鋼;滲透檢測(cè);磁粉檢測(cè);金像覆膜檢測(cè)

引言

在國(guó)家能源戰(zhàn)略、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)等多重因素影響下，我國(guó)對(duì)天然氣的需求不斷增加，LNG作為清潔高效的優(yōu)質(zhì)能源，在優(yōu)化國(guó)家能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、控制溫室氣體排放、改善大氣環(huán)境等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，LNG儲(chǔ)罐是LNG接收站核心設(shè)備，國(guó)內(nèi)LNG接收站起步于2005年的廣東大鵬LNG接收站，該站一期工程由兩座有效容積16萬(wàn)m3LNG全容罐組成;我國(guó)福建、上海、江蘇、大連、唐山、珠海、浙江等省市已建成的LNG接收站均以此罐型為主〔1〕

1. 06Ni9DR鋼簡(jiǎn)介

06Ni9DR鋼又叫9%Ni鋼是1944年開(kāi)發(fā)的W（Ni）-9%的中合金鋼，由美國(guó)國(guó)際鎳公司的產(chǎn)品研究實(shí)驗(yàn)室研制成功，它是一種低碳調(diào)質(zhì)鋼，組織為馬氏體加貝氏體;這種鋼材在低溫工況下具有良好的韌性和高強(qiáng)度，而且與奧氏體不銹鋼和鋁合金相比具有熱脹系數(shù)小，經(jīng)濟(jì)性好，使用溫度較低可達(dá)-196℃，自1960年通過(guò)研究證明不進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理亦可安全使用以來(lái)，9%Ni鋼就成為用于制造大型LNG儲(chǔ)罐的主要材料之一，國(guó)內(nèi)06Ni9鋼最早由太原鋼鐵集團(tuán)股份有限公司研制生產(chǎn);目前國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T24510-2017具體化學(xué)成份詳見(jiàn)表1和表2。

2.問(wèn)題的提出

江蘇某LNG項(xiàng)目的低溫儲(chǔ)罐為雙金屬壁全包容儲(chǔ)罐，內(nèi)外罐壁板材質(zhì)均為06Ni9DR材料，外罐頂部抗壓環(huán)及拱頂為16MnDR;外罐抗壓環(huán)側(cè)板和頂板對(duì)接角焊縫焊接時(shí)，因焊縫中存在強(qiáng)力組裝應(yīng)力及焊接內(nèi)應(yīng)力;焊接過(guò)程中及焊接后進(jìn)行滲透檢測(cè)均發(fā)現(xiàn)焊縫出現(xiàn)裂紋;最終經(jīng)專家論證會(huì)討論決定在儲(chǔ)罐投用前再次對(duì)儲(chǔ)罐抗壓環(huán)焊縫外側(cè)進(jìn)行一次磁粉檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中，同時(shí)對(duì)部分壁板組裝過(guò)程產(chǎn)生的焊疤進(jìn)行磁粉復(fù)檢。

在抽查過(guò)程中，對(duì)外罐壁板（06Ni9DR）上（第十二圈）的工裝卡具焊疤進(jìn)行磁粉檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)個(gè)別焊疤有磁粉析出，初步判定為長(zhǎng)度5～20mm不等的疑似裂紋;對(duì)熱角保護(hù)下壁板下部（06Ni9DR）去除工卡具處焊疤進(jìn)行復(fù)檢，也檢測(cè)出不同數(shù)量長(zhǎng)度的疑似裂紋。

3.兩種無(wú)損檢測(cè)試方法的比較

磁粉檢測(cè)與滲透檢測(cè)都均可以對(duì)板材表面進(jìn)行無(wú)損探傷，廣泛用于儲(chǔ)罐焊縫清根及壁板工卡具焊疤檢測(cè)。

3.1 磁粉檢測(cè)適用范圍：

適用于檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄（如長(zhǎng)0.1mm、寬為微米級(jí)的裂紋）、目視難以看出的缺陷，用于檢測(cè)工件表面和近表面的裂紋、白點(diǎn)、發(fā)紋、折疊、疏松、冷隔氣孔和夾雜等缺陷，但不適用于檢測(cè)工件表面淺而寬的劃傷、針孔狀缺陷、埋藏較深的內(nèi)部缺陷和延伸方向與磁感應(yīng)線方向夾角小于20°的缺陷〔2〕。

3.2 磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)

操作簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜設(shè)備，費(fèi)用低廉，缺陷顯示直觀，具有相當(dāng)高的靈敏度，能發(fā)現(xiàn)寬度1微米以下的缺陷，檢驗(yàn)對(duì)象不受材料組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的限制〔2〕。

3.3 滲透檢測(cè)適用范圍

適用于黑色和有色金屬鍛件、鑄件、焊接件、機(jī)加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的檢查，能檢查出裂紋、冷隔、夾雜、疏松、折疊、氣孔等缺陷〔3〕;

3.4 磁粉檢測(cè)的局限性：

只能適用于檢測(cè)鐵磁性金屬材料，不適用于檢測(cè)奧氏體不銹鋼及其他非鐵磁性材料，只適合檢測(cè)工件的表面和近表面缺陷，檢測(cè)時(shí)的靈敏度與磁化方向有很大關(guān)系，若缺陷方向與磁化方向近似平行或缺陷與工件表面夾角小于20°，缺陷就難以發(fā)現(xiàn);受幾何形狀影響，易產(chǎn)生相關(guān)顯示，若工件表面有覆蓋層，將對(duì)磁粉檢測(cè)有不良影響，部分磁化后具有較大剩磁的工件需進(jìn)行退磁處理。

3.5 滲透檢測(cè)的局限性：

只能檢出零件表面開(kāi)口的缺陷，對(duì)被污染物堵塞或經(jīng)機(jī)械處理（如噴丸拋光和研磨等）后開(kāi)口被封閉的缺陷不能有效地檢出;也不適于檢查多孔性或疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件如粉末冶金類工件，因?yàn)闄z驗(yàn)多孔性材料時(shí)，會(huì)使整個(gè)表面呈現(xiàn)強(qiáng)的熒光背景，以致掩蓋缺陷顯示;滲透檢測(cè)只能檢出缺陷的表面分布，難以確定缺陷的實(shí)際深度，檢測(cè)結(jié)果受操作者的影響也較大〔3〕。

4.疑似裂紋缺陷產(chǎn)生的原因及判定

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)壁板焊疤進(jìn)行多輪滲透檢測(cè)和磁粉檢測(cè)比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，磁粉檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)磁痕堆積導(dǎo)致疑似裂紋情況的工卡具焊疤，經(jīng)過(guò)滲透檢測(cè)后未發(fā)現(xiàn)任何缺陷顯示;06Ni9DR鋼是典型的低碳馬氏體型低溫鋼，含鎳量為8.5%--9.5%〔4〕;理論上對(duì)壁板進(jìn)行磁粉檢測(cè)是沒(méi)有問(wèn)題的。

出現(xiàn)磁痕堆積現(xiàn)象的壁板卡具焊疤多為經(jīng)過(guò)高鎳基合金焊條修補(bǔ)焊接后造成的，06Ni9DR鋼板母材焊接后的部位晶像組織已經(jīng)由低碳馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體材質(zhì);由于奧氏體不導(dǎo)磁，磁粉檢測(cè)的磁痕堆積顯示均有規(guī)律的顯示在焊縫熔合線的母材一側(cè)部位，因此，判定該部位的的磁痕堆積為非相關(guān)顯示，因此，最終推斷磁粉檢測(cè)顯示應(yīng)為磁痕堆積，不是裂紋缺陷。

5. 金像覆膜驗(yàn)證

為更一步驗(yàn)證推斷結(jié)論，現(xiàn)場(chǎng)委托合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗(yàn)站對(duì)儲(chǔ)罐06Ni9DR鋼板部分工卡具焊疤表面進(jìn)行了“金相覆膜"檢測(cè)和金相顯微鏡同步驗(yàn)證，所得結(jié)論是：磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的磁痕堆積，沿工卡具去除焊巴處熔合線分布，經(jīng)金相分析，熔合線部位未發(fā)現(xiàn)裂紋，所檢驗(yàn)各部位金相組織基本正常。

6.結(jié)論

LNG 儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)、建造和檢驗(yàn)按API 620 第12版-2013 《大型焊接低壓儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)及制造》附錄Q執(zhí)行;根據(jù) API620 標(biāo)準(zhǔn)Q5.9，用于安裝目的的吊耳、卡具應(yīng)進(jìn)行拆除，焊縫金屬的任何明顯突出物均應(yīng)打磨平整。拆除吊耳時(shí)刨斷或撕裂的板材應(yīng)采用合格工藝進(jìn)行修補(bǔ)，然后打磨平整;如果在一次和二次液體容器內(nèi)進(jìn)行修補(bǔ)，則應(yīng)采用滲透檢測(cè)法對(duì)該區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)〔5〕。

綜上所述，LNG儲(chǔ)罐06Ni9DR鋼壁板施工臨時(shí)支耳割除后的表面做滲透檢測(cè)，能夠滿足設(shè)計(jì)要求以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定，可以如實(shí)反映焊疤質(zhì)量狀況，如滲透檢測(cè)結(jié)果合格，則表明焊疤質(zhì)量合格，不需要額外增加磁粉檢測(cè)復(fù)檢手段。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙磊，叢林永，淺談磁粉探傷檢測(cè)方法的發(fā)展.中小企業(yè)管理與科技.2015年第6期

[3]劉晴巖，液體滲透檢測(cè)的可靠性. 無(wú)損檢測(cè)2002.09

[4]李文錢，06Ni9DR低溫壓力容器鋼組織性能分析.第五屆寶鋼學(xué)術(shù)年會(huì).2013.06

[5]API 620 第12版-2013 《大型焊接低壓儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)及制造》附錄Q;