LNG低温储罐壁板工装卡具焊疤无损检测小议

王科军

摘要：本文论述了LNG储罐壁板工装卡具焊疤无损检测事宜;分析了渗透检测、磁粉检测两种无损检测方法在LNG储罐施工中的适用情况，通过金像覆膜检测法对最终的检测结果进行了验证，提出了自己的观点。

关键词：LNG储罐;06Ni9DR钢;渗透检测;磁粉检测;金像覆膜检测

引言

在国家能源战略、环境保护、经济发展形势等多重因素影响下，我国对天然气的需求不断增加，LNG作为清洁高效的优质能源，在优化国家能源消费结构、控制温室气体排放、改善大气环境等方面发挥着越来越重要的作用，LNG储罐是LNG接收站核心设备，国内LNG接收站起步于2005年的广东大鹏LNG接收站，该站一期工程由两座有效容积16万m3LNG全容罐组成;我国福建、上海、江苏、大连、唐山、珠海、浙江等省市已建成的LNG接收站均以此罐型为主〔1〕

1. 06Ni9DR钢简介

06Ni9DR钢又叫9%Ni钢是1944年开发的W（Ni）-9%的中合金钢，由美国国际镍公司的产品研究实验室研制成功，它是一种低碳调质钢，组织为马氏体加贝氏体;这种钢材在低温工况下具有良好的韧性和高强度，而且与奥氏体不锈钢和铝合金相比具有热胀系数小，经济性好，使用温度较低可达-196℃，自1960年通过研究证明不进行焊后消除应力热处理亦可安全使用以来，9%Ni钢就成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之一，国内06Ni9钢最早由太原钢铁集团股份有限公司研制生产;目前国内标准为GB/T24510-2017具体化学成份详见表1和表2。

2.问题的提出

江苏某LNG项目的低温储罐为双金属壁全包容储罐，内外罐壁板材质均为06Ni9DR材料，外罐顶部抗压环及拱顶为16MnDR;外罐抗压环侧板和顶板对接角焊缝焊接时，因焊缝中存在强力组装应力及焊接内应力;焊接过程中及焊接后进行渗透检测均发现焊缝出现裂纹;最终经专家论证会讨论决定在储罐投用前再次对储罐抗压环焊缝外侧进行一次磁粉检测，检测过程中，同时对部分壁板组装过程产生的焊疤进行磁粉复检。

在抽查过程中，对外罐壁板（06Ni9DR）上（第十二圈）的工装卡具焊疤进行磁粉检测，检测过程中发现个别焊疤有磁粉析出，初步判定为长度5～20mm不等的疑似裂纹;对热角保护下壁板下部（06Ni9DR）去除工卡具处焊疤进行复检，也检测出不同数量长度的疑似裂纹。

3.两种无损检测试方法的比较

磁粉检测与渗透检测都均可以对板材表面进行无损探伤，广泛用于储罐焊缝清根及壁板工卡具焊疤检测。

3.1 磁粉检测适用范围：

适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如长0.1mm、宽为微米级的裂纹）、目视难以看出的缺陷，用于检测工件表面和近表面的裂纹、白点、发纹、折叠、疏松、冷隔气孔和夹杂等缺陷，但不适用于检测工件表面浅而宽的划伤、针孔状缺陷、埋藏较深的内部缺陷和延伸方向与磁感应线方向夹角小于20°的缺陷〔2〕。

3.2 磁粉检测的优点

操作简单，不需要复杂设备，费用低廉，缺陷显示直观，具有相当高的灵敏度，能发现宽度1微米以下的缺陷，检验对象不受材料组织结构和化学成分的限制〔2〕。

3.3 渗透检测适用范围

适用于黑色和有色金属锻件、铸件、焊接件、机加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的检查，能检查出裂纹、冷隔、夹杂、疏松、折叠、气孔等缺陷〔3〕;

3.4 磁粉检测的局限性：

只能适用于检测铁磁性金属材料，不适用于检测奥氏体不锈钢及其他非铁磁性材料，只适合检测工件的表面和近表面缺陷，检测时的灵敏度与磁化方向有很大关系，若缺陷方向与磁化方向近似平行或缺陷与工件表面夹角小于20°，缺陷就难以发现;受几何形状影响，易产生相关显示，若工件表面有覆盖层，将对磁粉检测有不良影响，部分磁化后具有较大剩磁的工件需进行退磁处理。

3.5 渗透检测的局限性：

只能检出零件表面开口的缺陷，对被污染物堵塞或经机械处理（如喷丸抛光和研磨等）后开口被封闭的缺陷不能有效地检出;也不适于检查多孔性或疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件如粉末冶金类工件，因为检验多孔性材料时，会使整个表面呈现强的荧光背景，以致掩盖缺陷显示;渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深度，检测结果受操作者的影响也较大〔3〕。

4.疑似裂纹缺陷产生的原因及判定

现场对壁板焊疤进行多轮渗透检测和磁粉检测比对后发现，磁粉检测后发现磁痕堆积导致疑似裂纹情况的工卡具焊疤，经过渗透检测后未发现任何缺陷显示;06Ni9DR钢是典型的低碳马氏体型低温钢，含镍量为8.5%--9.5%〔4〕;理论上对壁板进行磁粉检测是没有问题的。

出现磁痕堆积现象的壁板卡具焊疤多为经过高镍基合金焊条修补焊接后造成的，06Ni9DR钢板母材焊接后的部位晶像组织已经由低碳马氏体转变为奥氏体材质;由于奥氏体不导磁，磁粉检测的磁痕堆积显示均有规律的显示在焊缝熔合线的母材一侧部位，因此，判定该部位的的磁痕堆积为非相关显示，因此，最终推断磁粉检测显示应为磁痕堆积，不是裂纹缺陷。

5. 金像覆膜验证

为更一步验证推断结论，现场委托合肥通用机械研究院特种设备檢验站对储罐06Ni9DR钢板部分工卡具焊疤表面进行了“金相覆膜"检测和金相显微镜同步验证，所得结论是：磁粉检测发现的磁痕堆积，沿工卡具去除焊巴处熔合线分布，经金相分析，熔合线部位未发现裂纹，所检验各部位金相组织基本正常。

6.结论

LNG 储罐的设计、建造和检验按API 620 第12版-2013 《大型焊接低压储罐的设计及制造》附录Q执行;根据 API620 标准Q5.9，用于安装目的的吊耳、卡具应进行拆除，焊缝金属的任何明显突出物均应打磨平整。拆除吊耳时刨断或撕裂的板材应采用合格工艺进行修补，然后打磨平整;如果在一次和二次液体容器内进行修补，则应采用渗透检测法对该区域进行检测〔5〕。

综上所述，LNG储罐06Ni9DR钢壁板施工临时支耳割除后的表面做渗透检测，能够满足设计要求以及相关标准规范规定，可以如实反映焊疤质量状况，如渗透检测结果合格，则表明焊疤质量合格，不需要额外增加磁粉检测复检手段。

参考文献

[1]魏明，瓦楞型铝吊顶在大型LNG储罐中的应用. 石油工程建设. 2019.04

[2]赵磊，丛林永，浅谈磁粉探伤检测方法的发展.中小企业管理与科技.2015年第6期

[3]刘晴岩，液体渗透检测的可靠性. 无损检测2002.09

[4]李文钱，06Ni9DR低温压力容器钢组织性能分析.第五届宝钢学术年会.2013.06

[5]API 620 第12版-2013 《大型焊接低压储罐的设计及制造》附录Q;