鈦鋼復合板容器復層角焊縫泄漏的檢測方法

郗運富*

（南京寶色股份公司）

0 引言

鈦鋼復合板材料廣泛應用在化工行業(yè)的壓力容器中，具有較好的耐腐蝕性能、剛性和經(jīng)濟性?；ば袠I(yè)中某些關(guān)鍵、核心、高壓項目也使用了鈦鋼復合板材料，容器筒體的接管采用了鍛管、襯筒翻邊加復合焊環(huán)的結(jié)構(gòu)，這不僅提高了容器設計和制作的要求，同時也提高了容器檢驗的要求。設計圖紙中要求容器水壓試驗前所有鈦復層焊縫需經(jīng)著色檢查、貼條蓋板或接管襯筒檢漏嘴充氣進行反向氣密試驗、向容器內(nèi)充氦氣進行氦檢漏試驗。由于有的容器設備直徑較大，氣密試驗和氦檢漏試驗的壓力較低，導致一些鈦復層角焊縫上微小缺陷或者鈦復層角焊縫的質(zhì)量隱患在低壓檢漏試驗狀態(tài)下無法被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過較高壓力的水壓試驗后，才能發(fā)現(xiàn)鈦復層角焊縫存在泄漏。本文介紹了某臺較高壓力的鈦鋼復合板容器的一接管鈦復層檢漏嘴出現(xiàn)泄漏后查找泄漏點的案列，詳細闡述了幾種查找鈦復層角焊縫泄漏缺陷的方法。

1 試驗方法

某鈦鋼復合板的反應器技術(shù)參數(shù)可見表1。

表1 技術(shù)參數(shù)

該容器設備水壓前按照圖紙要求進行了以下檢測：所有鈦復層角焊縫進行100% 滲透（PT）檢測，按NB/T 47013.5—2015 標準要求Ⅰ級為合格；鈦貼條蓋板及接管襯筒焊縫經(jīng)試驗壓力為0.03 MPa 的反向氣密試驗，所有鈦復層角焊縫氣密性試驗合格；設備內(nèi)充入0.07 MPa 的氦氮混合氣（氦氣體積濃度為10%），泄漏率不超過1.0×10-7Pa·m3/s,所有鈦復層角焊縫的檢漏嘴檢測合格。設備水壓試驗壓力升到11.3 MPa,保壓30min，降低至設計壓力7.5 MPa，過了60 min 后檢查所有鈦貼條蓋板及接管襯筒的檢漏嘴是否有水滴出，發(fā)現(xiàn)一接管襯筒檢漏嘴用干燥氮氣吹掃時有少許水滴出，該接管襯筒結(jié)構(gòu)可見圖1。

圖1 接管襯筒結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

根據(jù)不同泄漏試驗方法使用范圍和靈敏度比較可見表2，對此接管鈦襯筒進行查漏。由于容器設備經(jīng)過了11.3 MPa 的水壓試驗壓力，保壓時間近2 h 后，接管檢漏嘴才有少許水滴出，說明該漏點為微泄漏缺陷，因此，接管鈦襯筒漏點的查找檢測試驗壓力值，不僅高于技術(shù)要求值，也高于標準反向泄漏性試驗壓力值，選取了復合板反向充氣檢驗經(jīng)驗值0.3 MPa。

表2 泄漏試驗方法的適用范圍和靈敏度比較

1.1 液體滲漏試驗

該接管襯筒經(jīng)過11.3 MPa 的水壓試驗壓力后發(fā)現(xiàn)，檢漏嘴里有水，說明襯筒與接管的狹小縫隙中存在水，若直接通過檢漏嘴做氣密、氨滲漏、氦檢漏等試驗，都會嚴重影響試驗的靈敏度。這時應擦拭接管襯筒所有鈦焊縫及相鄰100 mm范圍內(nèi)的復層母材（包括整個鈦襯筒翻邊內(nèi)表面），使其保持潔凈、干燥。噴上白色的顯像劑（或石灰），等干燥后，向接管一檢漏嘴里充入0.3 MPa的氮氣，保壓30 min后，仔細觀察接管鈦襯筒焊縫及母材是否有水滲出。檢查后未發(fā)現(xiàn)泄漏點，說明這種檢測方法不能檢出此狀態(tài)下接管鈦襯筒焊縫的微泄漏缺陷。

1.2 氣密性試驗

在液體滲透法無法檢測出接管鈦襯筒泄漏點的情況下，應確保鈦襯筒內(nèi)表面、所有鈦焊縫及相鄰100 mm 范圍內(nèi)的復層母材，干燥接管與鈦襯筒的狹小空間保持潔凈。從接管檢漏嘴充入0.3 MPa 的氮氣，保壓30 min 后，對鈦襯筒內(nèi)表面、鈦焊縫及相鄰100 mm范圍內(nèi)的復層母材用肥皂水涂刷，觀察是否有皂泡。無皂泡則表示未發(fā)現(xiàn)泄漏點，即這種檢測方法不能檢出此狀態(tài)下接管鈦襯筒焊縫的微泄漏缺陷。

1.3 氨滲漏試驗

在反向氣密性試驗無法檢測出接管鈦襯筒泄漏點的情況下，對接管與鈦襯筒的狹小腔體進行氨滲漏試驗，如圖2 所示。通過檢漏嘴將接管與鈦襯筒的狹小腔體抽真空（真空度至93.7 kPa），充入氨氣進行試驗并使壓力升至0.3 MPa，將氨滲漏試紙用酚酞溶液濕敷在鈦襯筒內(nèi)表面、所有鈦焊縫及相鄰100 mm范圍內(nèi)的復層母材上，在濕潤的狀態(tài)下，保壓3～4 h，觀察試紙上面有無變色。試紙上沒有變色，說明反向氨滲漏試驗不能檢出此狀態(tài)下接管鈦襯筒焊縫的微泄漏缺陷。

圖2 氨滲漏示意圖

1.4 氦檢漏試驗

在氨滲漏試驗無法檢測出接管鈦襯筒泄漏點的情況下，對接管與鈦襯筒的狹小腔體進行氦檢漏試驗，如圖3所示。將鈦襯筒內(nèi)表面、不同區(qū)域的鈦焊縫及相鄰100 mm范圍內(nèi)的復層母材用膠帶密閉成若干密閉小空間，從檢漏嘴充入100%純氦氣，壓力升至0.3 MPa，保壓2 h，采用氦質(zhì)譜吸槍累積檢漏法對鈦襯筒及復層母材的若干密閉空間進行檢測。經(jīng)吸槍檢測發(fā)現(xiàn)鈦襯筒翻邊與容器復層角焊縫有一區(qū)域氦氣泄漏率達3.1×10-7Pa·m3/s,氦檢漏儀報警，但仍無法確定微泄漏點的具體位置。

圖3 氦檢漏示意圖

1.5 滲透檢測

普通著色滲透法與熒光滲透法的比較可見表3。

表3 著色滲透法與熒光滲透法的比較

查找微泄漏缺陷應該選取熒光滲透法，對氦檢漏儀報警區(qū)域采用熒光滲透法，按照NB/T 47013.5—2015 Ⅰ級要求進行檢測評判，從而找出微泄漏缺陷；同時對鈦襯筒翻邊其他角焊縫也采用熒光滲透法，按Ⅰ級要求進行檢測評判，找出疑似點后一起按照返修方案處理。

1.6 重新焊接

當使用液體滲漏試驗、氣密性試驗、氨滲漏試驗、氦檢漏試驗和滲透檢測都無法查找出微泄漏缺陷位置時，只能把被檢測區(qū)域所有復層角焊縫去除后重新進行焊接。

2 分析與討論

對上述6 種檢測方法進行操作實踐后可知，可以根據(jù)不同的的泄漏情況，逐次使用上述檢測方法，也可以幾種方法同時使用。

液體滲漏法一般是用于水壓后貼條蓋板或接管襯筒背面狹小的空間里有水，且無法徹底清除的情況。由于被檢測區(qū)域處于設備的最低點，使可能泄漏處背面充滿水，導致氣密、氨檢、氦檢、滲透檢測都無法檢測出泄漏缺陷。但是該方法的靈敏度比較低，且檢測結(jié)果受操作人員影響較大。

氣密試驗與氨滲漏試驗前，貼條蓋板或接管襯筒背面狹小空間殘留的水必須清干凈，否則嚴重影響氣密、氨滲漏試驗的靈敏度。由于靈敏度的原因，一些小泄漏是無法通過氣密試驗發(fā)現(xiàn)的；由于試驗壓力較低，氨滲漏試驗保壓、觀察時間較長，同樣由于其靈敏度的原因，少數(shù)微泄漏缺陷也無法檢出。

氦檢漏試驗是采用累積吸槍檢漏法模式，但只能識別泄漏區(qū)域，不能判定泄漏點，還需結(jié)合滲透檢測查找微泄漏缺陷位置。這種檢測方法操作較繁瑣，且泄漏缺陷返修后貼條蓋板或接管襯筒背面狹小空間里殘留的氦氣難與去除，從而影響后期容器設備整體氦檢漏試驗的檢測情況。

去除焊縫重新焊接的方法一般不建議采用，該方法一般僅適用于小范圍的可能泄漏區(qū)域的焊縫。

3 結(jié)語

對上述6 種試驗方法進行操作實踐， 并比較優(yōu)缺點后可知，根據(jù)不同的的泄漏情況，可以逐次或同時使用上述檢測方法。通過多年的檢驗實踐證明，鈦（鋯）鋼復合板容器貼條蓋板或接管襯筒角焊縫出現(xiàn)不同程度的泄漏時，通過上述六種試驗方法的檢測，能夠查找出不同程度的泄漏缺陷情況。