压力容器定期检验中超声检测的应用浅谈

阚毅（克拉玛依市特种设备协会，新疆 克拉玛依 834000）



压力容器定期检验中超声检测的应用浅谈

阚毅
（克拉玛依市特种设备协会，新疆 克拉玛依 834000）

随着近年来我国能源化工行业的不断发展，大量的压力容器应用在了生产、制造环节中，为了保证其安全、平稳运行，必须定期对其进行检验，保证产品性能。

压力容器定期检验；超声检测；应用；建议

压力容器大多应用在石油、化工、冶金以及机械等行业中，内部大多为有毒有害介质，并且由于其长期在高温、高压的环境下工作，一旦泄漏或者爆炸，瞬间会释放巨大的能量，会造成非常严重的后果。因此说我们必须定期对压力容器进行检验，保证其能够满足安全、平稳运行，保证人民群众的生命、财产安全。

压力容器定期检验是安全管理中的重要环节，特别是在用压力容器应在使用期间定期检验，保证设备长期安全、稳定运行。定期检验的主要目的是为了避免压力容器出现失效的情况，特别是要避免出现压力容器破裂情况的发生，因此，我们需要通过无损检测技术的应用，来对压力容器进行检查。超声检测技术作为无损检测技术中的一种，是一种对人体无害、穿透性强的检测技术，因此在压力容器的定期检验中得到了广泛的应用。

1 超声检测技术的概念、范围以及优缺点

作为压力容器定期检验中使用频率较高的一种无损检测技术之一，超声波检测能够在不破坏检测对象的前提下，通过超声波反射、散射以及衍射的特性，对其进行分析，检测出压力容器的几何特性以及宏观缺陷，并对其应用性能进行准确评价。在压力容器定期检验的实际工作中，我们主要对压力容器的材料厚度以及宏观缺陷检测进行确定，具体如下：第一，对压力容器板材、管材等的缺陷进行检测。第二，对焊接接头内部缺陷进行检查，并且面状缺陷检出率较高。第三，超声波穿透性较强，适用于厚度为6~500 mm的设备材料、焊缝等检测。第四，能够直观确定缺陷的尺寸与位置。

超声波检测技术在具有上述优势的同时，也具有一些不足，具体如下：检测记录信息少；缺陷形状、位置等对检测结果有一定影响；难以确认面状缺陷或体积缺陷的具体性质。此外，在实际的定期检验过程中，我们一定要根据实际情况进行超声作业。

2 超声检测技术的应用

（1）球罐类压力容器的超声波检测。以单斜探头接触法为主进行检测，并采用CSKⅡA或CSKⅢA试块制作距离—波幅曲线，确定检测灵敏度，再采用锯齿形扫查方法，在发现缺陷后使用环绕、转角、前后及左右等方式扫查。检查过程中若发现焊接接头出现不被允许的缺陷，应在焊缝两端的两倍延伸部位抽检，若仍存在这种缺陷，应对问题焊工全部焊道进行100%检测。

（2）反应器类压力容器的超声波检测。作为炼油化工领域的核心设备之一，大多数反应器材质为合金钢，但由于长期工作在高温、高压环境中，并且还要面对应力腐蚀、回火脆化、介质腐蚀以及蠕变脆化等一系列的问题，因此我们需要定期进行检验。对于反应器超声波检测来说，我们进行主焊缝检测时大多使用K1和K2( 或K1.5)两种超声斜探头，必要情况下可以考虑串列式探伤装置。对于堆焊层来说，通常采用双晶双斜探头以及双晶直探头进行检测，在设备外壁使用窄脉冲纵波斜探头进行测。现阶段，我国能源化工领域中已经存在大量使用年限达到并超过20年的在用反应器，这些反应器随着使用年数的不断增加，其危险性也在逐年递增，我们必须对其进行定期检验，及时发现问题、解决问题。

最初的反应器大多只有一层堆焊层，但是由于缺陷较多，后来逐步改为两层堆焊层。检测堆焊层时，大多采用纵波双晶斜探头和双晶直探头，或者使用单晶直探头（窄脉冲探头）和纵波单斜探头，从母材侧对堆焊层进行检测。检测过程中双晶斜探头和双晶直探头两声束之间的夹角，必须能够保证声场覆盖全部检测区域。

3 在用压力容器的超声波检测

3.1 在用压力容器母材的超声波检验

在用压力容器的母材（封头以及筒体）大多不做超声检测，在外观检查中发现异常时根据需要选择是否做超声波检测，检测内容应符合压力容器制造的相关标准。

3.2 在用压力容器焊缝的超声波检验

（1）缺陷类型的分类及判定。按照相关行业的规定，将缺陷分为四类，分别是线状缺陷、点状缺陷、体积状缺陷以及平面状缺陷。线状缺陷是指未熔合、未焊透以及线状夹渣；点状缺陷指的是小夹渣、气孔；体积状缺陷指的是大夹渣有明显的高度、宽度以及长度；平面状缺陷指的是有明显自身高度、以及长度，例如面状未焊透、面状未熔合以及裂纹等。在检测过程中，应对临氢介质压力容器的超声波测厚予以足够的重视，如果出现壁厚增加的情况，极有可能是产生了氢腐蚀裂纹。在高温下，氢会和钢中的渗碳体发生还原反应，生成甲烷，最终导致沿晶界的腐蚀，并使晶界产生大量细小裂纹，并产生脱碳现象，导致超声波在检测过程中发生反射、衰减等情况，声程大幅度增加，最终的壁厚读数增大。

缺陷类型的判定依据：点状缺陷可以认为是点状的气孔或夹渣，一般不需要进一步定性。对于平面状、体积状以及线性缺陷性质的判断，主要的依据有：工件；材料（焊材与母材）；缺陷位置（缺陷的深度、水平位置）；焊接方法与焊接工艺；缺陷的最大反射回波高度；缺陷回波的静态波形；缺陷回波动态波形；缺陷定向反射特性；缺陷的去向和大小等。

（2）夹层。鉴于超声波检测的区域小，灵敏度高的特性，能够及时发现焊缝中的小夹层，因此可以用超声波检测技术来探明焊缝中夹层的面积大小、分布情况以及与母材表面的倾斜度。检测过程中的检测重点有两方面，分别是：夹层处于坡口位置时，会导致焊接裂纹的产生，因此，我们应对靠近坡口50 mm范围内加强检测，严格控制长条形夹层；倾斜度也会对焊缝产生严重影响，特别是靠近焊缝位置的倾斜度，当母材表面与夹层夹角大于10°时，会严重影响到焊缝的力学性能。

（3）缺陷的记录。根据要求，应由安全评定人员根据设计、制造、检测及使用进行记录，提供允许缺陷的临界尺寸，超声波检测过程中只需要记录尺寸大于临界尺寸的缺陷，检测后交由评定人员进行处理。对在用压力容器进行超声波检测时，照出厂资料以及上次的检测报告进行核对，判定缺陷产生时间以及是否产生扩展。

4 超声波检测技术的应用建议

（1）在用压力容器的定期检验，是对使用过程中的压力容器进行检验，而设备焊缝中的新生缺陷大多都是裂纹形式，因此我们可以选用超声波检测技术来应对这种面积性缺陷；（2）在发现焊缝内部缺陷返修前（特别是厚壁容器），我们应采用超声波检测技术对焊缝缺陷从厚度上进行准确定位，明确缺陷在厚度方向上的埋藏深度，以便针对性的选择返修方法，保证返修质量。

5 结论

综上所述，现阶段我国压力容器的使用数量逐年递增，我们必须通过加强定期检验的方式来保证压力容器的使用安全。超声波检测技术由于穿透性强、缺陷检出率较高等优势，被广泛应用在了压力容器的定期检验工作中，我们在应用的过程中要充分发挥超声波检测技术的优势，保证检验工作质量。此外，我们还要加大先进技术的开发与应用，在促进我国压力容器定期检验工作有效开展的同时，降低检验成本，提高检验效率。

[1] 刘兴国.刍议我国压力容器焊缝检验的主要方法[J].淮海工学院学报(自然科学版)，2013(06):34~35.

[2] 李长初.论压力容器定期检验过程中的主要问题与对策[J].中国房地产业，2015(11):145~146.

[3] 郭志林.浅析我国压力容器定期检验工作的开展现状[J].装备制造，2013(12):162~163.

TH49

A

1671-0711（2016）08（上）-0030-02