壓力容器定期檢驗中超聲檢測的應用淺談

闞毅（克拉瑪依市特種設備協會，新疆 克拉瑪依 834000）

?

壓力容器定期檢驗中超聲檢測的應用淺談

闞毅
（克拉瑪依市特種設備協會，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著近年來我國能源化工行業的不斷發展，大量的壓力容器應用在了生產、制造環節中，為了保證其安全、平穩運行，必須定期對其進行檢驗，保證產品性能。

壓力容器定期檢驗；超聲檢測；應用；建議

壓力容器大多應用在石油、化工、冶金以及機械等行業中，內部大多為有毒有害介質，并且由于其長期在高溫、高壓的環境下工作，一旦泄漏或者爆炸，瞬間會釋放巨大的能量，會造成非常嚴重的后果。因此說我們必須定期對壓力容器進行檢驗，保證其能夠滿足安全、平穩運行，保證人民群眾的生命、財產安全。

壓力容器定期檢驗是安全管理中的重要環節，特別是在用壓力容器應在使用期間定期檢驗，保證設備長期安全、穩定運行。定期檢驗的主要目的是為了避免壓力容器出現失效的情況，特別是要避免出現壓力容器破裂情況的發生，因此，我們需要通過無損檢測技術的應用，來對壓力容器進行檢查。超聲檢測技術作為無損檢測技術中的一種，是一種對人體無害、穿透性強的檢測技術，因此在壓力容器的定期檢驗中得到了廣泛的應用。

1 超聲檢測技術的概念、范圍以及優缺點

作為壓力容器定期檢驗中使用頻率較高的一種無損檢測技術之一，超聲波檢測能夠在不破壞檢測對象的前提下，通過超聲波反射、散射以及衍射的特性，對其進行分析，檢測出壓力容器的幾何特性以及宏觀缺陷，并對其應用性能進行準確評價。在壓力容器定期檢驗的實際工作中，我們主要對壓力容器的材料厚度以及宏觀缺陷檢測進行確定，具體如下：第一，對壓力容器板材、管材等的缺陷進行檢測。第二，對焊接接頭內部缺陷進行檢查，并且面狀缺陷檢出率較高。第三，超聲波穿透性較強，適用于厚度為6~500 mm的設備材料、焊縫等檢測。第四，能夠直觀確定缺陷的尺寸與位置。

超聲波檢測技術在具有上述優勢的同時，也具有一些不足，具體如下：檢測記錄信息少；缺陷形狀、位置等對檢測結果有一定影響；難以確認面狀缺陷或體積缺陷的具體性質。此外，在實際的定期檢驗過程中，我們一定要根據實際情況進行超聲作業。

2 超聲檢測技術的應用

（1）球罐類壓力容器的超聲波檢測。以單斜探頭接觸法為主進行檢測，并采用CSKⅡA或CSKⅢA試塊制作距離—波幅曲線，確定檢測靈敏度，再采用鋸齒形掃查方法，在發現缺陷后使用環繞、轉角、前后及左右等方式掃查。檢查過程中若發現焊接接頭出現不被允許的缺陷，應在焊縫兩端的兩倍延伸部位抽檢，若仍存在這種缺陷，應對問題焊工全部焊道進行100%檢測。

（2）反應器類壓力容器的超聲波檢測。作為煉油化工領域的核心設備之一，大多數反應器材質為合金鋼，但由于長期工作在高溫、高壓環境中，并且還要面對應力腐蝕、回火脆化、介質腐蝕以及蠕變脆化等一系列的問題，因此我們需要定期進行檢驗。對于反應器超聲波檢測來說，我們進行主焊縫檢測時大多使用K1和K2( 或K1.5)兩種超聲斜探頭，必要情況下可以考慮串列式探傷裝置。對于堆焊層來說，通常采用雙晶雙斜探頭以及雙晶直探頭進行檢測，在設備外壁使用窄脈沖縱波斜探頭進行測。現階段，我國能源化工領域中已經存在大量使用年限達到并超過20年的在用反應器，這些反應器隨著使用年數的不斷增加，其危險性也在逐年遞增，我們必須對其進行定期檢驗，及時發現問題、解決問題。

最初的反應器大多只有一層堆焊層，但是由于缺陷較多，后來逐步改為兩層堆焊層。檢測堆焊層時，大多采用縱波雙晶斜探頭和雙晶直探頭，或者使用單晶直探頭（窄脈沖探頭）和縱波單斜探頭，從母材側對堆焊層進行檢測。檢測過程中雙晶斜探頭和雙晶直探頭兩聲束之間的夾角，必須能夠保證聲場覆蓋全部檢測區域。

3 在用壓力容器的超聲波檢測

3.1 在用壓力容器母材的超聲波檢驗

在用壓力容器的母材（封頭以及筒體）大多不做超聲檢測，在外觀檢查中發現異常時根據需要選擇是否做超聲波檢測，檢測內容應符合壓力容器制造的相關標準。

3.2 在用壓力容器焊縫的超聲波檢驗

（1）缺陷類型的分類及判定。按照相關行業的規定，將缺陷分為四類，分別是線狀缺陷、點狀缺陷、體積狀缺陷以及平面狀缺陷。線狀缺陷是指未熔合、未焊透以及線狀夾渣；點狀缺陷指的是小夾渣、氣孔；體積狀缺陷指的是大夾渣有明顯的高度、寬度以及長度；平面狀缺陷指的是有明顯自身高度、以及長度，例如面狀未焊透、面狀未熔合以及裂紋等。在檢測過程中，應對臨氫介質壓力容器的超聲波測厚予以足夠的重視，如果出現壁厚增加的情況，極有可能是產生了氫腐蝕裂紋。在高溫下，氫會和鋼中的滲碳體發生還原反應，生成甲烷，最終導致沿晶界的腐蝕，并使晶界產生大量細小裂紋，并產生脫碳現象，導致超聲波在檢測過程中發生反射、衰減等情況，聲程大幅度增加，最終的壁厚讀數增大。

缺陷類型的判定依據：點狀缺陷可以認為是點狀的氣孔或夾渣，一般不需要進一步定性。對于平面狀、體積狀以及線性缺陷性質的判斷，主要的依據有：工件；材料（焊材與母材）；缺陷位置（缺陷的深度、水平位置）；焊接方法與焊接工藝；缺陷的最大反射回波高度；缺陷回波的靜態波形；缺陷回波動態波形；缺陷定向反射特性；缺陷的去向和大小等。

（2）夾層。鑒于超聲波檢測的區域小，靈敏度高的特性，能夠及時發現焊縫中的小夾層，因此可以用超聲波檢測技術來探明焊縫中夾層的面積大小、分布情況以及與母材表面的傾斜度。檢測過程中的檢測重點有兩方面，分別是：夾層處于坡口位置時，會導致焊接裂紋的產生，因此，我們應對靠近坡口50 mm范圍內加強檢測，嚴格控制長條形夾層；傾斜度也會對焊縫產生嚴重影響，特別是靠近焊縫位置的傾斜度，當母材表面與夾層夾角大于10°時，會嚴重影響到焊縫的力學性能。

（3）缺陷的記錄。根據要求，應由安全評定人員根據設計、制造、檢測及使用進行記錄，提供允許缺陷的臨界尺寸，超聲波檢測過程中只需要記錄尺寸大于臨界尺寸的缺陷，檢測后交由評定人員進行處理。對在用壓力容器進行超聲波檢測時，照出廠資料以及上次的檢測報告進行核對，判定缺陷產生時間以及是否產生擴展。

4 超聲波檢測技術的應用建議

（1）在用壓力容器的定期檢驗，是對使用過程中的壓力容器進行檢驗，而設備焊縫中的新生缺陷大多都是裂紋形式，因此我們可以選用超聲波檢測技術來應對這種面積性缺陷；（2）在發現焊縫內部缺陷返修前（特別是厚壁容器），我們應采用超聲波檢測技術對焊縫缺陷從厚度上進行準確定位，明確缺陷在厚度方向上的埋藏深度，以便針對性的選擇返修方法，保證返修質量。

5 結論

綜上所述，現階段我國壓力容器的使用數量逐年遞增，我們必須通過加強定期檢驗的方式來保證壓力容器的使用安全。超聲波檢測技術由于穿透性強、缺陷檢出率較高等優勢，被廣泛應用在了壓力容器的定期檢驗工作中，我們在應用的過程中要充分發揮超聲波檢測技術的優勢，保證檢驗工作質量。此外，我們還要加大先進技術的開發與應用，在促進我國壓力容器定期檢驗工作有效開展的同時，降低檢驗成本，提高檢驗效率。

[1] 劉興國.芻議我國壓力容器焊縫檢驗的主要方法[J].淮海工學院學報(自然科學版)，2013(06):34~35.

[2] 李長初.論壓力容器定期檢驗過程中的主要問題與對策[J].中國房地產業，2015(11):145~146.

[3] 郭志林.淺析我國壓力容器定期檢驗工作的開展現狀[J].裝備制造，2013(12):162~163.

TH49

A

1671-0711（2016）08（上）-0030-02