浅谈金属压力容器制造过程中局部无损检测抽查方案设计

陈梦诗

（西安特种设备检验检测院，陕西 西安 710065）

1 背景

压力容器的安全质量，与社会稳定和人民财产及生命安全有着密不可分的联系，因此，压力容器在出厂时的质量和是否存在“先天性”安全隐患是确保使用环节的一个先决条件。无损检测是金属压力容器在制造过程中的一个重要质量检验项目，对于焊制金属压力容器而言，针对对接焊接接头埋藏缺陷的无损检测方法以射线检测为主、超声检测为辅。《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG 21-2016）第3.2.10.2.2.3条款要求，对于不要求进行全部无损检测的压力容器，其每条A、B 类对接接头应当进行局部无损检测（射线、超声和/或TOFD），从应用场景的要求来讲，制造企业生产的大多数压力容器都需要进行局部无损检测，仅就无损检测执行比例带来的风险而言，大多数容器在出厂时具有一定程度的风险，因此，局部无损检测抽查方案的设计极为重要。

2 中美安全规范对无损检测抽查的不同要求

《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG 21-2016）第4.2.5.2（1）条款明确表明，局部无损检测部位由制造单位根据实际情况指定，位置应包括A、B 类焊接接头交叉部位以及被其他元件覆盖的焊接接头部分，《压力容器》（GB 150-2011）中4.5.1 条款根据焊接接头位置和接头型式对焊接接头分类作出定义，并且在TSG 21-2016 第6.2.2.6 条款中，将无损检测监检定为C 类项目，即检验人员通过资料审查的方式进行确认，无须去现场。而在ASME 锅炉及压力容器规范第Ⅷ卷第1 分册UW-52（b）（3）条款中要求，抽查检测部位应由检验师在焊接完成后指定，如果检验师不能如期到场，则检测部位可由制造单位指定。

3 设计方案中对抽查结果可能造成影响的因素

我们依据《承压设备焊接工艺评定》（NB/T 47014-2011）、《特种设备焊接操作人员考核细则》（TSG Z6002-2010）以及实际生产经验对可能影响焊接质量的因素进行分类筛选。

3.1 有重要影响的因素

（1）无损检测抽查部位指定人。每个制造单位均有若干下设部门，由谁来指定抽查部位，既要体现出抽查部位的代表性和针对性，又要了解本单位的生产客观情况，从生产设备、组对人员、焊接人员，到生产的特种设备材料特性及法规、标准的要求等，均在知识储备要求内。

（2）焊接方法。不同焊接方法的重要因素、补加因素和次要因素均不尽相同，组合起来必然对焊接质量产生重要影响。

（3）不同焊工。不同焊工经验亦有差异，抽样方案的一个核心要点是要覆盖到不同的操作者。

3.2 本属于非重要影响但容易被忽略，因此也有可能形成超标缺陷的因素

（1）组对质量。组对质量取决于设计图样中焊缝节点图设计的是否与生产实际相贴合、坡口开的是否满足图纸要求、点焊时的具体细节，乃至组对平台的完好状态，其中，任何一个环节脱节，一定会对焊工的工作带来很大的阻碍。

（2）焊接位置。正常情况下，平焊最容易保证焊接质量，有些制造单位为了保证产品质量，不惜使用各种焊接变位器，但这种方式要求经济投入高昂，使很多企业却步。

（3）环缝直径。直径大的容器，在旋转状态下环缝焊接接近于平焊，对于直径小又无法立起来的容器，就很考验焊工技能，尤其是插入式接管对筒体的对接接头、筒体外扳边与接管的马鞍形对接接头等，焊接难，马鞍形焊接接头由于几何尺寸原因，射线检测时也平添困难。

（4）手工焊时，同一条焊缝的长度。手工焊接时，一条焊缝往往需要中断若干次，起弧和收弧处都要格外注意。

（5）某些材料对预热温度的要求和对层间温度的控制。譬如，奥氏体不锈钢等材质，对层间温度较为敏感，若贪焊接工作速度，未等层间温度降到要求的温度以下，很容易产生较大的焊接变形，引起焊缝塌陷、不圆度超标、残余应力超标等。又譬如，高强钢对预热温度较敏感，不足一而论。

（6）超过焊接工艺规程（WPS）的限定。有部分焊工追求工作效率，忽视焊接工艺规程的指导，尤其是焊机大修后，焊接参数可能会出现一定幅度的改变等。

4 抽查方案的制定

应遵循科学抽样的原则，结合本单位的生产特点，尽可能地包含以上影响因素，对抽查方案的指定提出以下建议：

（1）局部无损检测抽查部位的指定应由制造单位负责质检的部门承担，对于生产规模小的企业，可由质检部长直接指定抽查部位，生产规模大的企业可由质检部长授权给生产和检验经验丰富的检验工程师指定抽查部位，可参考工业管道现场安装的相关标准要求，指定者一定要独立于制造部门。

（2）对于每台容器的A、B 类对接接头，还应覆盖到不同的焊接方法和不同的焊工，如果一条焊缝由不同的焊工应用不同的焊接方法组合焊接而成，那么，抽查部位若经无损检测合格，则代表这样的焊接方法和这些焊工都被覆盖到了。

（3）在执行TSG 21-2016 要求的抽查位置应包括A、B 类焊接接头交叉部位以及被其他元件覆盖的焊接接头部分基础上，也要重视同一条焊缝上不同的起弧、收弧位置，以及返修过的部位。

（4）应将容器实物与外观检查记录、施焊记录及焊接检查记录结合起来，共同作为指定抽查部位的参考条件，对于不圆度大、错边量大、棱角度大、层间温度过高、预热温度过低、施焊记录参数超过焊接工艺规程范围的，以及焊接检查记录表明出现过表面裂纹的部位，都应引起重视，也均列入拟抽查部位。

（5）将每次抽查的结果以列表的形式汇总登记，输入包括：焊工姓名、抽查的焊接节点详图、金属材质、熔敷金属厚度、焊接位置、焊缝外观质量检查存在的问题、无损检测抽查结果等，分别按季度、年份形成相应的数据分析报告，及时进行原因分析，并制定纠正措施，辅以管理手段，相信制造单位的焊接质量会得到大幅提升。

（6）关于规程所要求的抽查部位，应包括A、B类焊接接头交叉部位，有不少制造单位不在纵缝上进行抽查，而是选择抽查交叉部位的环缝，认为该部位的射线检测底片影像包含一定长度的纵缝。这不应该被认为是正确的抽查方式，所覆盖的纵缝长度太短，若存在焊接缺陷，未必能够在非常有限的长度内完全显示出来，尤其是厚壁容器焊缝较宽的情况下。

5 结语

无损检测是证明金属压力容器焊接质量的重要手段，局部无损检测抽查方案必须体现科学性、合理性与独立性，相比之下，ASME 规范中无损检测抽查部位的指定由第三方检验师执行，更能体现其合理与独立，值得我们借鉴，若考虑到我国制造单位的实际情况与技术规范、标准的协调统一，建议制造单位在制定无损检测抽查方案时，应充分考虑生产各环节的影响因素，充分尊重生产客观情况，并征询压力容器监督检验人员的意见，获得认可后再实施，最大程度上做到求真务实。