球罐埋藏裂紋缺陷的幾種無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)比研究

王 兵

（杭州市特種設(shè)備檢測(cè)研究院 杭州 310051）

球罐埋藏裂紋缺陷的幾種無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)比研究

王 兵

（杭州市特種設(shè)備檢測(cè)研究院 杭州 310051）

采用超聲、射線、滲透、TOFD四種無(wú)損檢測(cè)方法，對(duì)一臺(tái)球罐進(jìn)行了全面檢驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)了三處埋藏性裂紋缺陷。對(duì)不同檢測(cè)方法得出的結(jié)論進(jìn)行了對(duì)比研究，得出了不同方法在裂紋定性定量方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

球罐 裂紋 無(wú)損檢測(cè)

球罐由于體積大，結(jié)構(gòu)特殊，運(yùn)行參數(shù)高等特點(diǎn)成為企業(yè)運(yùn)行中的關(guān)鍵設(shè)備，也是全面檢驗(yàn)中的重點(diǎn)檢驗(yàn)設(shè)備［1］。其中無(wú)損檢測(cè)是其最重要的技術(shù)手段。如何高效地進(jìn)行球罐的無(wú)損檢測(cè)，提高缺陷的檢出率，避免漏檢，一直是檢驗(yàn)人員著力解決的問(wèn)題［2，3］。

通過(guò)優(yōu)化檢測(cè)方案，利用3天時(shí)間完成了一臺(tái)650m3氯甲烷球罐的全面檢驗(yàn)工作，借助常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)（超聲，滲透，射線）和新興檢測(cè)手段TOFD共發(fā)現(xiàn)三條埋藏裂紋缺陷，排除了重大安全隱患，避免了缺陷漏檢。檢測(cè)結(jié)果表明，發(fā)揮各無(wú)損檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)不僅大大節(jié)約了寶貴的時(shí)間和企業(yè)成本，而且可以通過(guò)對(duì)缺陷的對(duì)比研究得出各檢測(cè)方法在定量定性方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 工程檢測(cè)案例

本次檢驗(yàn)是該650m3氯甲烷球罐進(jìn)行的第二次全面檢驗(yàn)，該容器設(shè)計(jì)壓力1.3MPa，規(guī)格φ10700×26mm，材質(zhì)16MnR，對(duì)接焊縫總長(zhǎng)234m。上次檢驗(yàn)只對(duì)T、Y型焊縫進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)埋藏缺陷。

本次優(yōu)化檢驗(yàn)方案為對(duì)焊縫進(jìn)行100%超聲波快速掃描，對(duì)重點(diǎn)部位或有懷疑部位進(jìn)行TOFD檢測(cè)，必要時(shí)進(jìn)行滲透檢測(cè)復(fù)驗(yàn)及射線檢測(cè)抽查。

首先借助超聲波儀快速掃描，在C10×B3的Ⅰ區(qū)、B4×A1的Ⅱ區(qū)、C16×B1的Ⅲ區(qū)均發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷（如圖1所示）。缺陷反射波幅位于SL+12.1～13.3dB之間，埋藏深度11.2～14.6mm之間，缺陷分布在狹長(zhǎng)區(qū)域，伴有一定角度，探頭稍有偏差信號(hào)幅值立刻驟減，初步判定為尖銳性條渣或裂紋。為了更好確定缺陷類型及尺寸并積攢工程檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，先后對(duì)三處超標(biāo)缺陷均進(jìn)行了TOFD、射線、打磨后的滲透檢測(cè)。以便進(jìn)一步比對(duì)各無(wú)損檢測(cè)方法在球罐埋藏缺陷檢測(cè)方面的優(yōu)缺點(diǎn)及定量定性上的精準(zhǔn)度比對(duì)。

圖1 裂紋位置圖

2 檢測(cè)結(jié)論對(duì)比分析

三處缺陷區(qū)域打磨后宏觀未發(fā)現(xiàn)疑似缺陷，經(jīng)滲透檢測(cè)發(fā)現(xiàn)裂紋開口尺寸都很小、屬于埋藏微裂紋。下面以Ⅰ區(qū)裂紋為代表來(lái)進(jìn)行各無(wú)損檢測(cè)方法的對(duì)比分析。超聲檢測(cè)結(jié)論為Ⅰ區(qū)缺陷深度為12.2mm、長(zhǎng)度15.1mm、高度3mm，初步判斷為尖銳條渣或裂紋。TOFD檢測(cè)如圖2所示，Ⅰ區(qū)存在明顯的反射波區(qū)，存在明顯的缺陷尖端，直通波和缺陷上端點(diǎn)衍射波相位相反，缺陷深度14.1mm，長(zhǎng)度17mm，自身高度5.1mm，可判定為裂紋或未熔合。圖3為Ⅰ區(qū)射線檢測(cè)底片圖，在左10處存在斜向上11mm長(zhǎng)裂紋，該處裂紋與像紙劑10號(hào)絲φ0.4mm影像粗細(xì)基本相同，可判斷該處裂紋開口在0.4mm左右。對(duì)Ⅰ區(qū)位置沿厚度方向打磨11mm后經(jīng)滲透檢測(cè)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)11.5mm裂紋，如圖4所示。該裂紋開口尺寸很小，屬于埋藏微裂紋，深度方向打磨5mm后該裂紋徹底消失。

圖2 Ⅰ區(qū)TOFD檢測(cè)缺陷圖譜

圖3 Ⅰ區(qū)射線檢測(cè)缺陷圖

圖4 Ⅰ區(qū)滲透檢測(cè)缺陷圖

為了更好地對(duì)比各無(wú)損檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，把各種數(shù)據(jù)匯于表1?？梢钥闯鰧?duì)同一缺陷各檢測(cè)方法給出不同的結(jié)論。UT能很快速的發(fā)現(xiàn)微裂紋缺陷，并且在缺陷自身長(zhǎng)度，深度及高度測(cè)量方面比RT、PT更加精確。TOFD是基于端點(diǎn)衍射時(shí)差法，在對(duì)Ⅰ區(qū)缺陷定位長(zhǎng)度上比超聲波提高5%，達(dá)到15.8mm。在缺陷自身高度上有著直觀準(zhǔn)確的結(jié)論5.2mm。但UT、TOFD都無(wú)法直接給出缺陷的類型。RT可直觀的判斷Ⅰ區(qū)缺陷為裂紋，但無(wú)法顯示缺陷自身高度及深度，并受清晰度，對(duì)比度影響裂紋尺寸難以全部顯示，本次顯示長(zhǎng)度為11mm，比UT少37%的漏檢，并且檢測(cè)時(shí)需隔離出一定安全距離，并做好必要的防護(hù)措施才能進(jìn)行，對(duì)人員環(huán)境有一定的污染。PT對(duì)表面裂紋很敏感，Ⅰ區(qū)在打磨一段深度后進(jìn)行，裂紋尖端很容易打磨掉，本次最長(zhǎng)顯示長(zhǎng)度為11.5，和RT檢測(cè)尺寸差不多，裂紋走向及開口尺寸都有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但單次檢測(cè)需要耗時(shí)30min，效率較低，只適用于返修過(guò)程中的復(fù)驗(yàn)。

由此可見UT能快速發(fā)現(xiàn)疑似埋藏微裂紋，借助TOFD能很快的對(duì)可疑部位進(jìn)行精確定量，這種組合方法可提高在役球罐全面檢測(cè)的效率，避免漏檢錯(cuò)檢。具有很好的工程應(yīng)用推廣價(jià)值。

表1 各無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)比表

3 結(jié)束語(yǔ)

1）通過(guò)該檢測(cè)案例能看出UT、TOFD對(duì)容器缺陷的定量精度較高，100%UT和TOFD重點(diǎn)抽查復(fù)驗(yàn)可提高缺陷的檢出率，避免漏檢。

2）RT在缺陷定性上準(zhǔn)確，可發(fā)現(xiàn)微裂紋，但長(zhǎng)度上受清晰度、對(duì)比度影響，精準(zhǔn)度不夠。PT對(duì)微小裂紋很敏感，但耗時(shí)長(zhǎng)，效率低，只適合局部抽查或復(fù)驗(yàn)。

［1］ 陳鋼，沈功田.壓力容器無(wú)損檢測(cè)——球形儲(chǔ)罐的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)［J］.無(wú)損檢測(cè)，2005，27（1）：25-27.

［2］ 沈功田，張萬(wàn)嶺.壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)綜述［J］.無(wú)損檢測(cè)，2004，26（1）：16-18.

［3］ 彭國(guó)平，李洪剛.TOFD檢測(cè)技術(shù)在球罐檢驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.無(wú)損探傷，2010，32（06）：35-37.

Comparing Research on Nondestructive Testing Methods for Burial Crack Inspection in Spherical Tank

Wang Bing
（Hangzhou special equipment inspection and research Institute Hangzhou 310051）

Using four nondestructive testing methods including ultrasonic， X-ray， penetrant and TOFD，we inspected a spherical tank.And three buried crack defects were found.Also， advantages and disadvantages of different detection methods in qualitative and quantitative aspects of the crack were put forword by compration of their inspection results.

Spherical tank Crack Nondestructive testing

X933.4

B

1673-257X（2016）09-0036-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.09.009

王兵（1981～），男，碩士，高級(jí)工程師，從事特種設(shè)備檢測(cè)工作。

（2016-03-07）