淺談金屬壓力容器制造過程中局部無損檢測抽查方案設計

陳夢詩

（西安特種設備檢驗檢測院，陜西 西安 710065）

1 背景

壓力容器的安全質量，與社會穩定和人民財產及生命安全有著密不可分的聯系，因此，壓力容器在出廠時的質量和是否存在“先天性”安全隱患是確保使用環節的一個先決條件。無損檢測是金屬壓力容器在制造過程中的一個重要質量檢驗項目，對于焊制金屬壓力容器而言，針對對接焊接接頭埋藏缺陷的無損檢測方法以射線檢測為主、超聲檢測為輔。《固定式壓力容器安全技術監察規程》（TSG 21-2016）第3.2.10.2.2.3條款要求，對于不要求進行全部無損檢測的壓力容器，其每條A、B 類對接接頭應當進行局部無損檢測（射線、超聲和/或TOFD），從應用場景的要求來講，制造企業生產的大多數壓力容器都需要進行局部無損檢測，僅就無損檢測執行比例帶來的風險而言，大多數容器在出廠時具有一定程度的風險，因此，局部無損檢測抽查方案的設計極為重要。

2 中美安全規范對無損檢測抽查的不同要求

《固定式壓力容器安全技術監察規程》（TSG 21-2016）第4.2.5.2（1）條款明確表明，局部無損檢測部位由制造單位根據實際情況指定，位置應包括A、B 類焊接接頭交叉部位以及被其他元件覆蓋的焊接接頭部分，《壓力容器》（GB 150-2011）中4.5.1 條款根據焊接接頭位置和接頭型式對焊接接頭分類作出定義，并且在TSG 21-2016 第6.2.2.6 條款中，將無損檢測監檢定為C 類項目，即檢驗人員通過資料審查的方式進行確認，無須去現場。而在ASME 鍋爐及壓力容器規范第Ⅷ卷第1 分冊UW-52（b）（3）條款中要求，抽查檢測部位應由檢驗師在焊接完成后指定，如果檢驗師不能如期到場，則檢測部位可由制造單位指定。

3 設計方案中對抽查結果可能造成影響的因素

我們依據《承壓設備焊接工藝評定》（NB/T 47014-2011）、《特種設備焊接操作人員考核細則》（TSG Z6002-2010）以及實際生產經驗對可能影響焊接質量的因素進行分類篩選。

3.1 有重要影響的因素

（1）無損檢測抽查部位指定人。每個制造單位均有若干下設部門，由誰來指定抽查部位，既要體現出抽查部位的代表性和針對性，又要了解本單位的生產客觀情況，從生產設備、組對人員、焊接人員，到生產的特種設備材料特性及法規、標準的要求等，均在知識儲備要求內。

（2）焊接方法。不同焊接方法的重要因素、補加因素和次要因素均不盡相同，組合起來必然對焊接質量產生重要影響。

（3）不同焊工。不同焊工經驗亦有差異，抽樣方案的一個核心要點是要覆蓋到不同的操作者。

3.2 本屬于非重要影響但容易被忽略，因此也有可能形成超標缺陷的因素

（1）組對質量。組對質量取決于設計圖樣中焊縫節點圖設計的是否與生產實際相貼合、坡口開的是否滿足圖紙要求、點焊時的具體細節，乃至組對平臺的完好狀態，其中，任何一個環節脫節，一定會對焊工的工作帶來很大的阻礙。

（2）焊接位置。正常情況下，平焊最容易保證焊接質量，有些制造單位為了保證產品質量，不惜使用各種焊接變位器，但這種方式要求經濟投入高昂，使很多企業卻步。

（3）環縫直徑。直徑大的容器，在旋轉狀態下環縫焊接接近于平焊，對于直徑小又無法立起來的容器，就很考驗焊工技能，尤其是插入式接管對筒體的對接接頭、筒體外扳邊與接管的馬鞍形對接接頭等，焊接難，馬鞍形焊接接頭由于幾何尺寸原因，射線檢測時也平添困難。

（4）手工焊時，同一條焊縫的長度。手工焊接時，一條焊縫往往需要中斷若干次，起弧和收弧處都要格外注意。

（5）某些材料對預熱溫度的要求和對層間溫度的控制。譬如，奧氏體不銹鋼等材質，對層間溫度較為敏感，若貪焊接工作速度，未等層間溫度降到要求的溫度以下，很容易產生較大的焊接變形，引起焊縫塌陷、不圓度超標、殘余應力超標等。又譬如，高強鋼對預熱溫度較敏感，不足一而論。

（6）超過焊接工藝規程（WPS）的限定。有部分焊工追求工作效率，忽視焊接工藝規程的指導，尤其是焊機大修后，焊接參數可能會出現一定幅度的改變等。

4 抽查方案的制定

應遵循科學抽樣的原則，結合本單位的生產特點，盡可能地包含以上影響因素，對抽查方案的指定提出以下建議：

（1）局部無損檢測抽查部位的指定應由制造單位負責質檢的部門承擔，對于生產規模小的企業，可由質檢部長直接指定抽查部位，生產規模大的企業可由質檢部長授權給生產和檢驗經驗豐富的檢驗工程師指定抽查部位，可參考工業管道現場安裝的相關標準要求，指定者一定要獨立于制造部門。

（2）對于每臺容器的A、B 類對接接頭，還應覆蓋到不同的焊接方法和不同的焊工，如果一條焊縫由不同的焊工應用不同的焊接方法組合焊接而成，那么，抽查部位若經無損檢測合格，則代表這樣的焊接方法和這些焊工都被覆蓋到了。

（3）在執行TSG 21-2016 要求的抽查位置應包括A、B 類焊接接頭交叉部位以及被其他元件覆蓋的焊接接頭部分基礎上，也要重視同一條焊縫上不同的起弧、收弧位置，以及返修過的部位。

（4）應將容器實物與外觀檢查記錄、施焊記錄及焊接檢查記錄結合起來，共同作為指定抽查部位的參考條件，對于不圓度大、錯邊量大、棱角度大、層間溫度過高、預熱溫度過低、施焊記錄參數超過焊接工藝規程范圍的，以及焊接檢查記錄表明出現過表面裂紋的部位，都應引起重視，也均列入擬抽查部位。

（5）將每次抽查的結果以列表的形式匯總登記，輸入包括：焊工姓名、抽查的焊接節點詳圖、金屬材質、熔敷金屬厚度、焊接位置、焊縫外觀質量檢查存在的問題、無損檢測抽查結果等，分別按季度、年份形成相應的數據分析報告，及時進行原因分析，并制定糾正措施，輔以管理手段，相信制造單位的焊接質量會得到大幅提升。

（6）關于規程所要求的抽查部位，應包括A、B類焊接接頭交叉部位，有不少制造單位不在縱縫上進行抽查，而是選擇抽查交叉部位的環縫，認為該部位的射線檢測底片影像包含一定長度的縱縫。這不應該被認為是正確的抽查方式，所覆蓋的縱縫長度太短，若存在焊接缺陷，未必能夠在非常有限的長度內完全顯示出來，尤其是厚壁容器焊縫較寬的情況下。

5 結語

無損檢測是證明金屬壓力容器焊接質量的重要手段，局部無損檢測抽查方案必須體現科學性、合理性與獨立性，相比之下，ASME 規范中無損檢測抽查部位的指定由第三方檢驗師執行，更能體現其合理與獨立，值得我們借鑒，若考慮到我國制造單位的實際情況與技術規范、標準的協調統一，建議制造單位在制定無損檢測抽查方案時，應充分考慮生產各環節的影響因素，充分尊重生產客觀情況，并征詢壓力容器監督檢驗人員的意見，獲得認可后再實施，最大程度上做到求真務實。