LNG低溫儲罐壁板工裝卡具焊疤無損檢測小議

王科軍

摘要：本文論述了LNG儲罐壁板工裝卡具焊疤無損檢測事宜;分析了滲透檢測、磁粉檢測兩種無損檢測方法在LNG儲罐施工中的適用情況，通過金像覆膜檢測法對最終的檢測結果進行了驗證，提出了自己的觀點。

關鍵詞：LNG儲罐;06Ni9DR鋼;滲透檢測;磁粉檢測;金像覆膜檢測

引言

在國家能源戰略、環境保護、經濟發展形勢等多重因素影響下，我國對天然氣的需求不斷增加，LNG作為清潔高效的優質能源，在優化國家能源消費結構、控制溫室氣體排放、改善大氣環境等方面發揮著越來越重要的作用，LNG儲罐是LNG接收站核心設備，國內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m3LNG全容罐組成;我國福建、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鋼簡介

06Ni9DR鋼又叫9%Ni鋼是1944年開發的W（Ni）-9%的中合金鋼，由美國國際鎳公司的產品研究實驗室研制成功，它是一種低碳調質鋼，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度，而且與奧氏體不銹鋼和鋁合金相比具有熱脹系數小，經濟性好，使用溫度較低可達-196℃，自1960年通過研究證明不進行焊后消除應力熱處理亦可安全使用以來，9%Ni鋼就成為用于制造大型LNG儲罐的主要材料之一，國內06Ni9鋼最早由太原鋼鐵集團股份有限公司研制生產;目前國內標準為GB/T24510-2017具體化學成份詳見表1和表2。

2.問題的提出

江蘇某LNG項目的低溫儲罐為雙金屬壁全包容儲罐，內外罐壁板材質均為06Ni9DR材料，外罐頂部抗壓環及拱頂為16MnDR;外罐抗壓環側板和頂板對接角焊縫焊接時，因焊縫中存在強力組裝應力及焊接內應力;焊接過程中及焊接后進行滲透檢測均發現焊縫出現裂紋;最終經專家論證會討論決定在儲罐投用前再次對儲罐抗壓環焊縫外側進行一次磁粉檢測，檢測過程中，同時對部分壁板組裝過程產生的焊疤進行磁粉復檢。

在抽查過程中，對外罐壁板（06Ni9DR）上（第十二圈）的工裝卡具焊疤進行磁粉檢測，檢測過程中發現個別焊疤有磁粉析出，初步判定為長度5～20mm不等的疑似裂紋;對熱角保護下壁板下部（06Ni9DR）去除工卡具處焊疤進行復檢，也檢測出不同數量長度的疑似裂紋。

3.兩種無損檢測試方法的比較

磁粉檢測與滲透檢測都均可以對板材表面進行無損探傷，廣泛用于儲罐焊縫清根及壁板工卡具焊疤檢測。

3.1 磁粉檢測適用范圍：

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

3.2 磁粉檢測的優點

操作簡單，不需要復雜設備，費用低廉，缺陷顯示直觀，具有相當高的靈敏度，能發現寬度1微米以下的缺陷，檢驗對象不受材料組織結構和化學成分的限制〔2〕。

3.3 滲透檢測適用范圍

適用于黑色和有色金屬鍛件、鑄件、焊接件、機加工件以及陶瓷、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 磁粉檢測的局限性：

只能適用于檢測鐵磁性金屬材料，不適用于檢測奧氏體不銹鋼及其他非鐵磁性材料，只適合檢測工件的表面和近表面缺陷，檢測時的靈敏度與磁化方向有很大關系，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°，缺陷就難以發現;受幾何形狀影響，易產生相關顯示，若工件表面有覆蓋層，將對磁粉檢測有不良影響，部分磁化后具有較大剩磁的工件需進行退磁處理。

3.5 滲透檢測的局限性：

只能檢出零件表面開口的缺陷，對被污染物堵塞或經機械處理（如噴丸拋光和研磨等）后開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，因為檢驗多孔性材料時，會使整個表面呈現強的熒光背景，以致掩蓋缺陷顯示;滲透檢測只能檢出缺陷的表面分布，難以確定缺陷的實際深度，檢測結果受操作者的影響也較大〔3〕。

4.疑似裂紋缺陷產生的原因及判定

現場對壁板焊疤進行多輪滲透檢測和磁粉檢測比對后發現，磁粉檢測后發現磁痕堆積導致疑似裂紋情況的工卡具焊疤，經過滲透檢測后未發現任何缺陷顯示;06Ni9DR鋼是典型的低碳馬氏體型低溫鋼，含鎳量為8.5%--9.5%〔4〕;理論上對壁板進行磁粉檢測是沒有問題的。

出現磁痕堆積現象的壁板卡具焊疤多為經過高鎳基合金焊條修補焊接后造成的，06Ni9DR鋼板母材焊接后的部位晶像組織已經由低碳馬氏體轉變為奧氏體材質;由于奧氏體不導磁，磁粉檢測的磁痕堆積顯示均有規律的顯示在焊縫熔合線的母材一側部位，因此，判定該部位的的磁痕堆積為非相關顯示，因此，最終推斷磁粉檢測顯示應為磁痕堆積，不是裂紋缺陷。

5. 金像覆膜驗證

為更一步驗證推斷結論，現場委托合肥通用機械研究院特種設備檢驗站對儲罐06Ni9DR鋼板部分工卡具焊疤表面進行了“金相覆膜"檢測和金相顯微鏡同步驗證，所得結論是：磁粉檢測發現的磁痕堆積，沿工卡具去除焊巴處熔合線分布，經金相分析，熔合線部位未發現裂紋，所檢驗各部位金相組織基本正常。

6.結論

LNG 儲罐的設計、建造和檢驗按API 620 第12版-2013 《大型焊接低壓儲罐的設計及制造》附錄Q執行;根據 API620 標準Q5.9，用于安裝目的的吊耳、卡具應進行拆除，焊縫金屬的任何明顯突出物均應打磨平整。拆除吊耳時刨斷或撕裂的板材應采用合格工藝進行修補，然后打磨平整;如果在一次和二次液體容器內進行修補，則應采用滲透檢測法對該區域進行檢測〔5〕。

綜上所述，LNG儲罐06Ni9DR鋼壁板施工臨時支耳割除后的表面做滲透檢測，能夠滿足設計要求以及相關標準規范規定，可以如實反映焊疤質量狀況，如滲透檢測結果合格，則表明焊疤質量合格，不需要額外增加磁粉檢測復檢手段。

參考文獻

[1]魏明，瓦楞型鋁吊頂在大型LNG儲罐中的應用. 石油工程建設. 2019.04

[2]趙磊，叢林永，淺談磁粉探傷檢測方法的發展.中小企業管理與科技.2015年第6期

[3]劉晴巖，液體滲透檢測的可靠性. 無損檢測2002.09

[4]李文錢，06Ni9DR低溫壓力容器鋼組織性能分析.第五屆寶鋼學術年會.2013.06

[5]API 620 第12版-2013 《大型焊接低壓儲罐的設計及制造》附錄Q;