液化天然氣鐵路罐車無損檢測工藝性審查的質量管理

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(中車西安車輛有限公司，西安 710086)

1 無損檢測工藝性審查的作用及內容

無損檢測的主要作用是保證產品質量，防止零件或材料在使用過程中達不到設計的功能要求。無損檢測對產品質量的保障程度取決于無損檢測的可靠性。影響無損檢測可靠性的因素很多，其中第一個環節就是產品的無損檢測工藝性。

無損檢測工藝性就是產品的零部件適應無損檢測工藝的能力，即零部件按照無損檢測標準規定的工藝方法，得到合格產品的可能性或難易程度。

包含無損檢測要求的產品圖紙初步完成時，一般應經過無損檢測工程師進行無損檢測工藝性審查。無損檢測工藝性審查主要有三個方面內容：① 檢測部位、檢測方法、檢測比例是否符合相關產品法規、標準的規定；② 產品采用的無損檢測標準、檢測技術等級、合格級別是否正確；③ 產品的結構、材料等能否按照圖紙規定的方法進行無損檢測。

無損檢測工藝性審查人員應了解產品執行的法規、標準體系，熟悉無損檢測標準和各種無損檢測方法的能力范圍、局限性。因此各單位一般都由無損檢測3級人員來實施無損檢測工藝性審查。

2 LNG鐵路罐車簡介

LNG(液化天然氣)鐵路罐車是中車西安車輛有限公司為滿足液化天然氣鐵路運輸而設計的一種新型鐵路罐車，其主要由罐體裝配、加排系統、底架裝配、鉤緩制動裝配、轉向架、操作間等部分組成(見圖1)，其中無損檢測工藝審查的重點為罐體裝配和加排系統。

圖1 LNG鐵路罐車結構示意

圖3 罐車外罐焊縫編號

LNG鐵路罐車罐體裝配采用高真空絕熱結構，主要由內罐體、外罐體、夾層管路、內外罐體支撐組成。內罐體設計溫度為-196 ℃，外罐體設計溫度為-40 ℃～50℃。加排系統是液態LNG的進出通道，由直徑14～76 mm的管路和測量裝置組成，管路材料為S30408不銹鋼，管路中的幾十個對接接頭需要進行射線檢測。

3 工藝性審查發現的問題及改進措施

3.1 底架中梁對接焊縫超聲檢測

罐體底架除了承受罐體重力外，還傳遞列車牽引力，屬于受力鋼結構。

設計人員參照以前的圖紙，將無損檢測技術要求規定為：“中梁對接焊接完成24小時后，對焊接接頭按GB/T 11345規定的B級進行超聲檢測，1級合格。”

無損檢測人員不清楚執行標準GB/T 11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》還是GB/T 11345-2013《焊縫無損檢測 超聲檢測 技術、檢測等級和評定》，咨詢設計人員，回應是執行GB/T 11345的新版標準。由于部分設計人員不了解GB/T 11345-2013里面沒有規定焊縫質量驗收等級，與GB/T 11345-2013配套的GB/T 29712-2013《焊縫無損檢測 超聲檢測 驗收等級》標準里面驗收等級沒有1級，只有驗收等級2和驗收等級3，于是無損檢測工藝性審查人員向設計人員說明了GB/T 11345標準的更新情況，并提出修改建議。

后來，設計人員將中梁對接接頭無損檢測技術要求修改為：“中梁對接焊縫焊接完成24小時后，按GB/T 11345-2013進行超聲檢測，檢測技術等級為B級。中梁對接接頭超聲檢測按照GB/T 29712-2013驗收，驗收等級為2級?！?/p>

3.2 外罐封頭對接焊縫無損檢測

鐵路罐車外罐端部封頭(見圖2)材料為16MnDR，由兩塊板拼接后冷壓而成，設計要求對該拼接焊縫進行100%射線檢測。

圖2 LNG鐵路罐車外罐封頭

無損檢測工藝性審查人員查閱質檢總局相關安全技術規范[1]，規定該對接接頭還應進行磁粉檢測。與設計人員溝通后，設計圖紙補充了對封頭拼接接頭進行100%磁粉檢測的要求。

3.3 外罐端環縫超聲檢測

按照質檢總局安全技術規范，LNG鐵路罐車外罐體對接焊縫需要進行射線檢測或者超聲檢測，而由于外罐體筒體與封頭連接的端環縫B11及B17(見圖3)焊接時內罐已經組裝，無法進行射線檢測，只能考慮超聲檢測。該對接焊縫結構如圖4所示，其筒體側板厚為6 mm，封頭側板厚為8 mm，墊板厚度為5 mm。筒體與封頭焊接時，墊板與罐體環縫在整個周長范圍內的熔合情況存在3種可能：完全熔合、部分熔合、沒有熔合。

圖4 外罐封頭與筒體連接端環縫結構示意

該焊接接頭超聲檢測的難點有：端環縫封頭直邊段長度只有40 mm，當薄板采用大角度探頭時，探頭移動范圍不足；從筒體側探傷時，超聲波會進入墊板與筒體角焊縫，存在部分檢測盲區；環縫與墊板部分熔合，在未結合部位可能存在反射，影響缺陷判定；超聲波通過環焊縫進入熔合的墊板時，無法采用二次波檢測。由于超聲檢測存在檢測盲區，除了采用特定的超聲檢測工藝外，還建議采用磁粉檢測作補充。

設計人員了解端環縫超聲檢測的難點后，對端環縫增加了磁粉檢測的要求。

3.4 帶墊圈的管子環向對接接頭射線檢測

LNG鐵路罐車加排系統上有多個帶墊圈的管子對接接頭(見圖5)，墊圈長度為40 mm，圖中斜箭頭表示射線檢測時射線透照的方向。按照射線檢測標準[2]規定，小徑管對接焊縫進行射線檢測時，一般采用雙壁雙影透照的方式，橢圓開口間距在1倍焊縫寬度左右。因為環縫是橢圓成像，因此焊縫影像會重疊在環縫周圍的母材上。如果墊圈過短，一部分焊縫影像會疊加在墊圈上，一部分焊縫影像會疊加在墊圈以外的母材上。由于有墊圈和無墊圈部分厚度不一樣，因此兩部分的檢測靈敏度不一樣，底片黑度也不一樣，射線透照時難以確定工藝參數，且影像評定困難，建議設計部門將墊圈長度增加至焊縫中心兩側各25 mm。經射線檢測工藝驗證，當小徑管環縫兩側的墊圈長度各達到25 mm時，焊縫的橢圓透照影像就會全部疊加在墊圈上，有利于射線檢測底片黑度控制及缺陷評定。

設計人員了解射線檢測工藝情況后，將墊圈長度增加至焊縫中心兩側各25 mm。

圖5 加排系統帶墊圈的管子環向對接接頭結構示意

3.5 三通管子環向對接接頭射線檢測

LNG鐵路罐車加排系統中，有幾個φ76 mm×3 mm(直徑×壁厚)三通管子環向對接接頭(見圖6)，環縫一側管子壁厚為3 mm，環縫另一側厚度接近10 mm。由于過渡部分長度較短，橢圓成像時焊縫影像會疊加在厚度為10 mm的側母材上面。當焊縫兩側壁厚不一致時，應按照壁厚較薄一側厚度選擇檢測工藝參數[3]。而按照3 mm厚度選擇的射線檢測參數，無法穿透10 mm側母材，導致10 mm側焊縫黑度及靈敏度過低，滿足不了射線檢測標準要求。

圖6 三通管子環向對接接頭結構示意

建議設計部門重新選擇三通結構，使環縫兩側厚度基本一致。設計部門采納建議，重新選擇三通結構后，射線檢測難題迎刃而解。

4 結語

無損檢測工藝性審查人員在產品無損檢測工藝性審查過程中，發現無損檢測技術要求存在不明確、不完整的地方，或者零部件結構無法按圖紙規定方法進行無損檢測時，應向設計人員反饋意見。只有圖紙中零部件結構具有可探性、無損檢測技術要求正確，才能在產品制造環節制定出合格的無損檢測工藝，從而提高無損檢測的可靠性。