浅析钢制压力容器设计制造检验中无损检测的要求

张春萍

摘 要：本文分析了无损检测技术应用于钢制压力容器设计制造检验工作中的重要性，从方法选择、实际选择、表面检测、组合检测、检测技术等方面阐述了钢制压力容器设计制造检验中，有关无损检测技术的具体要求，以供参考。

关键词：钢制压力容器;设计制造检验;无损检测;检测时机;组合检测

引言：压力容器一般是指存装气体、液体，承载一定压力的密闭设备。此种设备的应用范围极其广泛。其中，在化学工业与石油化学工业领域的应用占比最高，达到近一半。由于该设备盛装的气体、液体很可能具备腐蚀性和危险性，故在质量方面具有极高的检测要求。本文主要围绕无损检测技术的应用在展开分析。

1.无损检测应用于钢制压力容器设计制造检验工作的重要性分析

无损检测技术本身是一种“要求”和“标准”，目的在于在不损害或不影响被检测对象使用性能、不伤害被检测对象内部组织的前提下，基于材料内部结构的异常、缺陷等，可能在热量传递、声音回传、探测光吸收或折射、电势及磁场方面造成的变化进行探测，从而完成检查的过程[1]。可用于检测内容包含设备的结构、性质、当前所处状态等。如果借助超声、射线、磁粉、液体渗透等检查，还能够对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及变化情况进行精确检测。以钢制压力容器为例，如果某个生产厂家生产的某一批次钢制压力存储罐主要用于存放液化石油气，则无损检测的重点应集中在设备是否存在肉眼不可见的为小裂缝、当压力发生变化时，设备内存储区域是否依然能够保持稳定等。总体而言，无损检测应用于钢制压力容器设计制造检验工作的重要意义如下：

（1）在钢制压力容器设计、样品制造、批量生产的全过程内，应用无损检测技术，可促使每一个环节都处于规范控制的状态下，且容器本身可能造成的危害也能够控制在最低水平，进而有效避免容器投入使用后发生危险储存物渗漏、甚至引发爆炸的现象。

（2）在可持续发展理念下，提高产品的寿命及“反复利用率”至关重要。如生活中常见的存储液化石油气的钢制存储罐，若能多次、安全地使用，能够降低很多饮食从业者的生产成本。不仅如此，餐饮行业常年与火打交道，如果钢制液化石油气罐出现渗漏的情况，极有可能酿成恶性事故，造成大量人员死亡。基于此，从长远发展、安全保障的角度来看，在钢制压力容器设计、制造检验期间使用无损检测技术具备重要意义。

2.钢制压力容器设计制造检验中无损检测的具体要求

2.1方法选择方面的要求

在目前的钢制压力容器设计制造检验工作中，已经得到广泛应用、检测准确率相对较高的技术主要有以下几种：

第一，衍射时差法（Time of Flight Diffraction，简称TOFD），主要作用原理为：当超声探测波、射线等行进或扫描至容器器壁中存在缺陷的部位时，会产生一种原本不存在的衍射波信号。根据该信号的各项参数，可对缺陷的位置、尺寸等进行精确测定。但此种方法的缺点在于：存在较大的检测盲区。

第二，可记录脉冲反射法，该方法衍生于衍射时差法，借助可记录超声波探测仪，可对容器缺陷的静态波形、包络图、动态波形等进行成像处理，帮助技术人员更加清晰地观测到容器的缺陷等。

第三，磁粉检测法。此种方法具备较大的局限性，一般用于检测铁磁性材料表面或近表面的缺陷。主要原理为：有不连续的磁痕在被检测容器的表面上堆集，故可以直观、清晰地显示出缺陷的形状、位置、尺寸，还可以模糊确定缺陷的性质。

总体而言，根据容器的材质、设计制造工艺等，选择合适的无损检测方法，有助于提高检测精确度。

2.2检测时机选择方面的要求

检测时机、顺序的选择也会在很大程度上影响检测准确性。具体而言：如果检测的设备是焊接接头，则首先应该对容器的外形、尺寸等级进行检测。在此阶段，只需技术人员目视，确保设备处于“肉眼可见的完整”即可。完成初步检测之后，还需重点了解制造容器所用的材料。比如12Cr2Mo1R材料制成的容器，成功生产后，出现裂纹的时机相较于其他材质可能延缓，故最佳检测时机为：焊接成形之后，应至少间隔24小时之后，方可进行检测。如果已经发现容器有裂纹倾向，则无损检测时间应放置于热处理作业之后，否则，检测结果可能较低。对于有抗拉强度下限要求的钢制压力容器，必须将无损检测的时间放在通过耐压试验之后。否则，无损检测并未检测到容器内部存在任何缺陷，但耐压试验结果却显示，该容器在抗拉强度方面不符合相关要求。此时，容器是否存在缺陷已经不重要了（无法出厂并投入使用），提前进行的无损检测便是“无用功”。由此可见，严格控制检测时间、顺序是必要的。

2.3表面检测方面的要求

存在下列情况的容器，必须基于无损技术检测容器表面。第一，经过技术人员修磨、补焊、拉筋处理的容器;第二，有热裂纹倾向的容器;第三，针对奥氏体型不锈钢及铁素体不锈钢材质制成的容器，如果钢材的不低于20mm，则务必对接头处进行检测;第四，在设计制造过程中，使用对焊、覆层工艺完成接头焊接作业的容器。上述的四种必须进行表面无损检测的情况均具备代表性，如果忽略表面检测，则有可能遗漏容器表面潜在的缺陷，最终导致容器在使用时引发故障。为了以防万一，原则上应该对所有接头处进行表面检测。

2.4组合检测方面的要求

作为当前应用范围最广的检测方式，组合检测类似于医学领域的“多种方法检测相关指标，汇总后确诊患者疾病”。组合检测的实质便是采用多种方法检测容器是否存在缺陷，目的在于确保容器在安全性方面万无一失。比如一种常见的，需采用组合无损检测的情况为：若材料的抗拉强度达到规定下限，且容器中存在特定的接头，加之钢材料的厚度超过20mm，则使用单一无损检测法遗漏，故可将超声检测、射线检测组合使用。总之，组合检测适用于设计制造过程相对复杂的钢制压力容器，在汇总多种检测结果之后，能够有效防止遗漏缺陷。

2.5检测技术方面的要求

根据NB/T47013-2015《承压设备无损检测》[2]的相关要求，射线及超声检测技术的具体应用及检测标准应遵循如下原则：第一，适用于射线检测的技术等级为AB，检查范围包含所有AB类接头、角接接头和T形接头;第二，在超声检测中，适用于脉冲反射技术的等级要求为A级，适同样适用于所有AB类接头、角接接頭和T形接头。

结语：综上所述，无损检测技术应用于钢制压力容器设计制造检验工作时，必须结合容器的实际情况，进而选择合适的检测方式及技术、确定检测顺序和时间，已达到保证检测精确度的目的。

参考文献：

[1]黄占旗.钢制压力容器设计制造检验中无损检测的要求[J].设备管理与维修，2019（22）：147-148.

[2]周琦荣.压力容器、管道的垫片标准分析及发展应用探讨[J].安全、健康和环境，2018，18（07）：78-81.

（浙江巨化装备工程集团有限公司，浙江 衢州市 324000）