不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接無損檢測(cè)技術(shù)研究

張樹群

（冀東油田機(jī)械公司，河北 唐山 063000）

不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接無損檢測(cè)技術(shù)研究

張樹群

（冀東油田機(jī)械公司，河北 唐山 063000）

制造各類型的壓力容器過程中，不銹鋼復(fù)合板的焊接都是不可缺乏的。從容器整體來看，焊接方式關(guān)系到復(fù)合板的總體質(zhì)量及安全性，同時(shí)也影響著容器本身的耐腐蝕特性。由此可見，推廣選用優(yōu)質(zhì)的復(fù)合板就要從提升焊接質(zhì)量入手。在焊接步驟中，借助無損檢測(cè)的新方式可以測(cè)出細(xì)微的容器缺陷，更利于及時(shí)查出缺陷予以修補(bǔ)。結(jié)合焊接的真實(shí)情況，探析無損檢測(cè)在各制作環(huán)節(jié)內(nèi)的具體運(yùn)用。

不銹鋼復(fù)合板；壓力容器；焊接；無損檢測(cè)技術(shù)

目前，較多壓力容器選用了不銹鋼復(fù)合板來具體制成。不銹鋼復(fù)合板設(shè)置了低合金鋼或者碳鋼的基層，經(jīng)過軋制可以獲得雙金屬材質(zhì)的鋼板。相比于常見材質(zhì)，不銹鋼軋制得到的復(fù)合板兼具了優(yōu)良的強(qiáng)度以及耐腐蝕的特性，因而可用在化工煉油等較多行業(yè)。具體在檢測(cè)時(shí)，相關(guān)人員也需要配備獨(dú)特的方式用來測(cè)定復(fù)合板容器的真實(shí)性能，防控細(xì)微的質(zhì)量弊病。選用無損檢測(cè)的具體方式來測(cè)探壓力容器的特性，在根本上提升了檢測(cè)容器的總體質(zhì)量。

1 無損檢測(cè)的根本原理

無損檢測(cè)依照的根本機(jī)理為：針對(duì)待檢的對(duì)象，不破壞原有的性能并且維持原先的組織完整。在維持原有特性的基礎(chǔ)上，相關(guān)人員可借助于磁反應(yīng)或者聲光電的反應(yīng)來探測(cè)異常性的內(nèi)在容器結(jié)構(gòu)。由此可見，無損檢測(cè)可選取特定的理化手段并且采納配套性的檢測(cè)儀器，探測(cè)的對(duì)象為表層材質(zhì)隱含的缺陷。在檢測(cè)范圍內(nèi)，無損檢測(cè)是不可缺乏的一類途徑，檢測(cè)范圍覆蓋于缺陷類型、缺陷的尺寸及形態(tài)、缺陷的位置、具體的數(shù)目等。

在很大程度上，無損檢測(cè)可反映出總體性的檢測(cè)水準(zhǔn)，目前已獲得認(rèn)同。從詳細(xì)類別來看，無損檢測(cè)又包含了射線、磁粉及超聲等多類的檢測(cè)流程。此外，近些年還衍生了交流場(chǎng)及渦流等的新式檢測(cè)。

針對(duì)各類的壓力容器，無損檢測(cè)都可在根本上確保優(yōu)質(zhì)性，進(jìn)而保證最佳的容器質(zhì)量。例如：活性炭過濾器的設(shè)計(jì)壓力為3.9 MPa，設(shè)計(jì)溫度為70℃。過濾器采用復(fù)合板制造，基層材質(zhì)為Q345R，厚度為28 mm；襯里材質(zhì)為奧氏體不銹鋼S30403（相當(dāng)于00C r18Ni9），厚度為3 mm，兩種材料的焊接收縮系數(shù)不同。具體在檢測(cè)時(shí)，相關(guān)人員先要選取適當(dāng)流程及方式，同時(shí)也有必要設(shè)置精準(zhǔn)的檢測(cè)比例。應(yīng)當(dāng)依照現(xiàn)有的檢測(cè)規(guī)程予以總體設(shè)計(jì)，符合檢測(cè)規(guī)定。

針對(duì)特殊的復(fù)合不銹鋼容器，檢測(cè)前還需考慮到容器本體的構(gòu)架、材質(zhì)及操作流程，經(jīng)過綜合衡量才能篩選適合用來檢測(cè)的一類方式。對(duì)于復(fù)合板容器，檢測(cè)人員應(yīng)能參照給出來的圖紙予以詳細(xì)檢測(cè)。

2 無損檢測(cè)具體的類別

2.1 照射射線的檢測(cè)

用射線來檢測(cè)或者探傷時(shí)，需要借助于射線來透過待測(cè)的復(fù)合板容器，后期在記錄檢測(cè)影像時(shí)可以選用膠片。從各類檢測(cè)流程來看，射線檢測(cè)是常見的一類檢測(cè)流程，同時(shí)也是非破壞式的無損檢測(cè)。具體的機(jī)理為：射線可用來穿透所有的待測(cè)物質(zhì)，膠片可以感知它透過的光源。類似于日常所見到的光線，射線也能制造潛在的膠片乳劑影像。各類物質(zhì)具備了差異性的吸收系數(shù)以及密度，這種狀態(tài)下膠片照射進(jìn)來的射線也并不相同。相比而言，射線檢測(cè)擁有了更高的精準(zhǔn)性，然而也會(huì)耗費(fèi)偏高的檢測(cè)成本。

2.2 超聲波的探測(cè)

超聲檢測(cè)的途徑為：超聲波與待測(cè)零件可以作用于彼此，進(jìn)而產(chǎn)生附帶性的散射或者投射光線。經(jīng)過具體的辨別，可以測(cè)出復(fù)合板內(nèi)在的力學(xué)特性及組織構(gòu)架缺陷，進(jìn)而精確評(píng)價(jià)了待測(cè)容器在焊接中的缺陷。從現(xiàn)狀看，超聲檢測(cè)更適合復(fù)合類的非金屬或者金屬原材，具體可用來測(cè)定局部的容器缺陷。超聲檢測(cè)表現(xiàn)出更優(yōu)的敏銳性，檢測(cè)成本相對(duì)也是更低的。檢測(cè)設(shè)備更便于攜帶，可用來測(cè)定較小尺寸的焊接缺陷。與此同時(shí)，檢測(cè)的進(jìn)程也不會(huì)傷害到身體。

2.3 磁粉的無損檢測(cè)

在無損檢測(cè)時(shí)，也可選用磁粉當(dāng)做檢測(cè)的介質(zhì)。待測(cè)容器在受到磁化過程中，將會(huì)表現(xiàn)出斷續(xù)性的表層磁力。在這時(shí)，表層磁粉會(huì)顯露不均衡的運(yùn)動(dòng)痕跡，這種痕跡可以目測(cè)出來。磁粉檢測(cè)具體可用于較窄間隔的焊接縫隙，例如針對(duì)焊接件、管材及各類的型材，都可借助于磁粉予以檢測(cè)。然而，磁粉檢測(cè)并不適用較小的容器夾角檢測(cè)和非鐵磁性材料的檢測(cè)。

3 焊接不銹鋼復(fù)合板的無損檢測(cè)技術(shù)

如上述活性炭過濾器的具體工藝為：開單面V性坡口，復(fù)合層刨至離坡口10 mm處，打磨光滑后用滲透（PT）檢測(cè)坡口質(zhì)量，確定無分層、重疊等缺陷。卷制完成后先焊縱焊縫基層，在經(jīng)校圓后組對(duì)封頭筒節(jié)，然后焊接環(huán)縫基層，基層焊接結(jié)束后將根部磨平。進(jìn)行滲透檢測(cè)（PT），除去因筒體卷制、組對(duì)造成的復(fù)合層開裂及因兩種材料的焊接收縮系數(shù)不同而造成的微裂紋，除去表面開口性質(zhì)的裂紋等缺陷后再對(duì)整個(gè)基層進(jìn)行超聲檢測(cè)（UT）。

因兩種材料的焊接收縮系數(shù)不同在基層焊接完成后容易在基層與復(fù)合層之間產(chǎn)生裂紋性質(zhì)的缺陷，而超聲檢測(cè)對(duì)裂紋性質(zhì)的缺陷其檢出率要強(qiáng)于R T檢測(cè)，如在基層焊接接頭中存在超標(biāo)缺陷時(shí)也容易進(jìn)行返修，且不會(huì)影響復(fù)合層的焊接質(zhì)量。經(jīng)過超聲檢測(cè)合格后再開始復(fù)合層焊縫堆焊（焊接材料與復(fù)合板相同）至整個(gè)焊縫成型，成型后的焊縫進(jìn)行修磨后方可進(jìn)行滲透檢測(cè)，以除掉焊接過程中產(chǎn)生的開口性缺陷，最終對(duì)所有對(duì)接焊縫進(jìn)行100%的射線檢測(cè)，用以排除超聲和滲透檢測(cè)方式中無法發(fā)現(xiàn)或難以發(fā)現(xiàn)的超標(biāo)缺陷。詳細(xì)而言，無損檢測(cè)針對(duì)于復(fù)合板不銹鋼的焊接可選如下的技術(shù)流程。

第一類方式為：針對(duì)AB這兩類的基層接頭，焊接過后即可通過超聲或射線的具體檢測(cè)。檢測(cè)人員在這個(gè)步驟中，有必要結(jié)合實(shí)情來設(shè)置合格等級(jí)以及檢測(cè)比例。經(jīng)過初步測(cè)查，再進(jìn)入后續(xù)的復(fù)層及過渡層焊縫測(cè)查。在這其中，若選用了滲透檢測(cè)那么需要確認(rèn)I級(jí)的焊縫檢測(cè)等級(jí)。選用這類檢測(cè)可在更大范圍內(nèi)確保符合基層強(qiáng)度，同時(shí)也便利了后續(xù)的返修。然而，這類檢測(cè)也較易漏掉焊接時(shí)的過渡層，因而留下了后續(xù)測(cè)查時(shí)的隱患。

第二類方式為：完成基層焊接以后，直接進(jìn)入超聲或射線的無損檢測(cè)。檢測(cè)了基層材質(zhì)后，再次打磨容器內(nèi)的焊縫而后進(jìn)入磁粉檢測(cè)。在確認(rèn)合格后，再次焊接容器的過渡層。經(jīng)過表層的檢測(cè)，相關(guān)人員可進(jìn)入后期的焊接復(fù)層。在最后步驟中，無損檢測(cè)才進(jìn)入了檢測(cè)滲透的過程中。如果有必要，可選擇射線檢測(cè)用來探測(cè)過渡層、基層和容器復(fù)層。這種操作可以妥善防控漏檢復(fù)層和過渡層，需要從全程入手來監(jiān)督焊接質(zhì)量。然而，這類檢測(cè)也耗費(fèi)了額外的工序成本，流程比較繁瑣。

第三類方式為：針對(duì)C D等級(jí)的接頭焊縫，檢測(cè)人員可視情況來選取較低層次的無損檢測(cè)。在詳細(xì)測(cè)定時(shí)，也可參照給出的容器等級(jí)予以具體設(shè)置。這類檢測(cè)較多適用于容器接管、封頭以及筒體、容器支架銜接的墊板鞍座等。總體來看，較低層次的焊接容器檢測(cè)針對(duì)于少數(shù)受壓或者非受壓性的容器構(gòu)件。操作時(shí)，還需要考慮到檢測(cè)表層焊材的具體方式，設(shè)置因地制宜的無損檢測(cè)。

4 結(jié)語

在制作壓力容器時(shí)，選用復(fù)合式的不銹鋼板可以強(qiáng)化容器的承載性，進(jìn)而也增加了強(qiáng)度。然而，不銹鋼復(fù)合板融合了雙重的材質(zhì)，這兩類材質(zhì)分別呈現(xiàn)出各異的理化特性。具體在檢測(cè)中，檢測(cè)人員應(yīng)能考慮到綜合的容器材質(zhì)特性，在此基礎(chǔ)上選取最合適的檢測(cè)流程及方式。從目前階段來看，針對(duì)焊接壓力容器過程中的無損檢測(cè)仍沒能達(dá)到成熟，有待長(zhǎng)期的改進(jìn)。未來的實(shí)踐中，還需繼續(xù)歸納無損檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，完善配套的檢測(cè)技術(shù)。

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TG457.5

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1671-0711（2016）10（上）-0081-02