压力容器焊缝及其附近微裂纹的检测

黄丽萍　郑忠良　关　波

双击自动滚屏 发布者:黄丽萍1郑忠良2关波1 发布时间:2009-08-12 阅读:29次

摘要:在石化行业中,每年都有大量的压力容器要进行定期检验。在检验过程中,对检测人员的要求是很严格的。它要求检测人员不但要懂得各种检测知识,而且还要懂得材料力学及断裂力学等方面的知识。因为只有把无损检测知识和材料的断裂力学知识有机地结合起来,才能够对检出的缺陷做出综合的评定。

关键词:压力容器焊缝微裂纹检测

1 问题的提出

在压力容器无损检测中,对近焊缝浅表面微裂纹的检测是很困难的,也是在所有缺陷中检出率最低的。如何才能够更有效地检测出容器的浅表面微裂纹呢?又如何才能够对缺陷进行准确地定位和定量呢?这个问题,对无损检测人员来说,是非常重要而又十分现实的。

2 常规检测及存在的不足

压力容器的定期检验主要是外观检验和无损检测。而无损检测常用的方法是磁粉探伤、表面着色、超声波探伤、射线探伤等。就容器的浅表面微裂纹缺陷来说,单独采用那一种探伤方法都是容易漏检的。下面我们就来谈一下各种检测方法的优缺点。

第一种方法磁粉探伤法。它能有效地检出铁磁性物质表面及近表面的裂纹,但对于非铁磁性物质则显得无能为力。另外,对于人孔、支柱、接管等处的角焊缝,由于受空间限制,想要用磁粉探伤法检测也是办不到的。

第二种方法表面着色法。这种方法能有效地检出表面开口性裂纹,但对于表面不开口的浅表微裂纹则无法发现。目前渗透剂的制造成本较高,且采用这种方法检测,对工件表面的光洁度要求较高,大面积的检测用此方法是很不经济的。

第三种方法超声波探伤法。这种方法能比较灵敏地检测出裂纹类面积状缺陷,且生产成本低,检验周期短,比较适合于大面积的检测工作。但其不足在于对缺陷的准确定位和定量比较困难,尤其是对操作人员的要求较高,加之工件表面光洁度、探头性能、仪器稳定性等因素的影响,出现漏检及误判的可能性较大。

第四种方法射线探伤法。由于此法能比较直观地对缺陷进行定性和定量,底片又可长期保存,所以在锅炉压力容器检测方面得到了广泛的应用。但其对微裂纹的检测确有其局限性,它要受到裂纹的宽度、深度、走向及透照参数、暗室处理等多方面因素的影响,并且用此法进行大量检测时,工作进度较慢。通过分析可以看出,使用单一的某种方法对焊缝附近的浅表面微裂纹进行检测,均存在着诸多弊端,极易造成漏检。

3 综合检测及缺陷的处理

由于微裂纹多产生在焊缝及热影响区内,且多数在试件的表面看不到,所以要想准确地对其进行检测,就必须采用综合测试的方法。只有这样,才能使容器内的微裂纹缺陷尽可能地被发现,从而达到彻底清除的目的。

对压力容器常规检验时,首先对容器的内外表面及焊缝用肉眼认真普查一遍。必要时可用10倍以上的放大镜仔细查看,对有怀疑的部位做好标记。接下来对容器的焊缝及热影响区进行100%的磁粉探伤(铁磁性材料)。对于人孔、支柱、接管等处受空间限制,磁粉探伤难以做到的地方,采用表面着色的方法进行检测。用磁粉探伤能有效地检出焊缝极其附近的微裂纹,所以这项工作要认真细致的进行。对于出现裂纹磁痕的地方要做好记录。然后用超声波探伤仪进一步确定所发现的裂纹磁痕是否属实。认为裂纹确实存在后,可用射线探伤法从不同的角度对裂纹处进行拍片复查。一般情况下,浅表面微裂纹在底片上是发现不了的,只有裂纹的深度达到一定成度后,底片上才可显现出来。发现了裂纹,如何进行处理呢?对于射线检测不到的浅表面微裂纹一般不需要进行补焊处理,只需用角磨机将其磨掉即可。在打磨之前,先用测厚仪测一下裂纹附近的容器壁厚,然后根据以下公式核算一下容器的最小允许壁厚。

对于筒形壳体:Smin;PD1/2σt Y——P

对于球形壳体:Stain:PD1/4σt Y——P

式中:Smin—容器最小允许壁厚,cm;

P——容器最高工作压力,kg/cm2;

D1——容器壳体内径,cm;

Y ——焊缝系数;

σt——工作温度下材料的许用应力,kgf/cm2;

其中Y和σt 可从《钢制压力容器设计规定》中查得。在打磨过程中,应采取边打磨边进行磁粉探伤、边测厚的方法,直到磁痕消失。最后进行一下表面着色检验,未发现任何裂纹显示即可。这样处理表面微裂纹有两个好处。首先,它可以大大缩短了缺陷的修复时间。其次,避免了焊后的热处理工序。

对于射线检验能够发现的裂纹不宜采用打磨去除的方法。因为它具有一定的深度,应在裂纹两端钻孔,磨削补焊。最后进行热处理,消除残余应力。

4 结束语

压力容器经长期运行后,受交变载荷及温度变化的影响,原本不超标的缺陷要产生扩展。在开停车频繁、震动剧烈的情况下,也易导致疲劳裂纹的产生。因此,压力容器的定期检验是一项十分重要的工作。为了更有效地检测出微裂纹这种危害性缺陷,在工作中应当制定出正确的检测方案。综合运用各种无损检测方法,对发现的缺陷做出正确的定性和定量。尤其是裂纹类缺陷的形状及走向问题。只有正确地判断出容器内的缺陷,才能够制定出相应的修复方案,从而避免一些不必要的经济损失。