王傲 唐偉　劉禾

摘 要：工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步使壓力容器適用范圍越來越廣，作為一種承壓設(shè)備，壓力容器種類較多，可在石油化工和機(jī)械加工等行業(yè)內(nèi)發(fā)揮重要的作用?；诖?，本文以壓力容器作為研究對象，分析當(dāng)前壓力容器在使用過程中存在的幾點(diǎn)缺陷問題，針對腐蝕問題和焊接問題提出有效措施，并將無損檢測技術(shù)用于其中，做好壓力容器管道裂紋的檢驗(yàn)工作，使其更好的適應(yīng)不同生產(chǎn)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：壓力容器;質(zhì)量檢驗(yàn);缺陷處理

壓力容器在結(jié)構(gòu)上存在一定的復(fù)雜性，為了適應(yīng)各領(lǐng)域的生產(chǎn)需要，壓力容器被設(shè)計(jì)的十分專業(yè)，針對不同種類的壓力容器，設(shè)備運(yùn)行過程中需要做好相應(yīng)的保護(hù)工作。壓力容器設(shè)備對安全性提出了較高的要求，運(yùn)行時(shí)時(shí)刻面臨著易燃易爆風(fēng)險(xiǎn)，如果不及時(shí)處理缺陷問題，將會引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，有必要做好檢測工作，加強(qiáng)對缺陷問題的及時(shí)檢驗(yàn)與處理。

1 壓力容器的缺陷分析

1.1 表面缺陷

壓力容器的表面缺陷有很多種，比如腐蝕問題、表面裂紋問題、機(jī)械損傷、工具焊跡問題。缺陷的存在會讓壓力容器表面無法平整，甚至厚度不均勻，導(dǎo)致壓力容器受到不均勻的壓力影響而應(yīng)力集中，集中部位因此而產(chǎn)生裂紋，最終引發(fā)爆炸性事故。表面裂紋的產(chǎn)生原因主要來自于機(jī)械損傷與電弧灼傷，如果壓力容器表面存在裂紋，應(yīng)當(dāng)立即打磨。腐蝕性問題也是壓力容器的常見缺陷，金屬材料和介質(zhì)接觸而產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，壓力容器的腐蝕性問題主要分為均勻腐蝕、局部腐蝕、點(diǎn)腐蝕三種，檢測人員需要根據(jù)壁厚情況了解腐蝕的程度。

1.2 裂紋、氣孔、夾渣等內(nèi)部缺陷

壓力容器的內(nèi)部缺陷問題主要包含未熔合、氣孔、裂紋以及夾渣等，一旦發(fā)現(xiàn)以上問題，應(yīng)立即安排專業(yè)人員進(jìn)行處理。如果裂紋的深度較大，特別是穿透性裂紋，應(yīng)使用無損檢測技術(shù)了解缺陷的具體情況。內(nèi)部缺陷問題會導(dǎo)致壓力容器焊縫截面積變小，降低其承載能力和抗疲勞程度。與表面缺陷相比，內(nèi)部缺陷問題難以用肉眼發(fā)現(xiàn)，檢測時(shí)只能使用超聲探傷和射線探傷的方法進(jìn)行分析[1]。焊接氣孔的存在會導(dǎo)致應(yīng)力集中而產(chǎn)生焊縫斷裂的裂紋源。冶金氣孔有氫氣孔、氮?dú)饪?，工藝氣孔多分布在焊縫的中心位置。結(jié)晶裂紋和焊縫在結(jié)晶中處于固相線附近的溫度范圍內(nèi)，凝固金屬收縮，殘余液相不足，承受拉應(yīng)力的同時(shí)而出現(xiàn)開裂。焊縫在凝固時(shí)會以樹枝狀結(jié)晶的方式進(jìn)行，焊縫內(nèi)的化學(xué)成分不均勻，雜質(zhì)元素越多，該現(xiàn)象就會越嚴(yán)重。液化裂紋和結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理不同，是固態(tài)母材在熱循環(huán)峰值溫度下因晶間層重新溶化而產(chǎn)生的。

2 壓力容器缺陷的處理方法

2.1 解決壓力容器使用中的腐蝕問題和焊接缺陷問題

加強(qiáng)對壓力容器外部工作環(huán)境的注意，對于容器表面腐蝕的特點(diǎn)，防止壓力容器在潮濕的環(huán)境中工作，保證其處于通風(fēng)干燥的環(huán)境下運(yùn)行。對于內(nèi)部環(huán)境引發(fā)的腐蝕問題，壓力容器內(nèi)部介質(zhì)腐蝕性很強(qiáng)，如果無法采用合適的耐腐蝕金屬材料，可使用帶有橡膠、玻璃鋼、不銹鋼以及聚四氟乙烯的材料，按照壓力容器內(nèi)部的介質(zhì)特性和工作壓力情況，最終確定內(nèi)部材料。其中，不銹鋼和鈦適合用在對壓力與溫度有著較高要求的工作環(huán)境，但成本較高。盡可能的選擇屈服強(qiáng)度在220MPa以下的低碳鋼材料，在此基礎(chǔ)上展開焊接工藝。壓力容器焊接問題的解決可以從以下兩方面入手：①冶金方面?？刂坪缚p內(nèi)有害雜質(zhì)含量，將被焊金屬與焊絲中S和P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.04%之內(nèi)。調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，對低熔點(diǎn)相與共晶組織數(shù)量加以控制，適當(dāng)加入合金元素，細(xì)化晶粒;②焊接工藝方面。焊接之前預(yù)熱材料，焊接之后通過固溶與時(shí)效處理的方式可以有效消除裂紋;③及時(shí)做好腐蝕介質(zhì)的處理工作，脫除有可能引發(fā)壓力容器嚴(yán)重腐蝕的有害成分，使用緩蝕劑和抗垢劑抑制腐蝕，減輕腐蝕速度，提升壓力容器的抗腐蝕能力，盡可能的延長設(shè)備使用壽命。

2.2 加強(qiáng)對壓力容器的無損檢測

2.2.1 射線檢測與超聲檢測

射線探傷法以X射線和γ射線為原理，射線強(qiáng)度的衰減會伴隨壓力容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)而改變，從而對膠片的感光度產(chǎn)生影響。人們在分析感光度的同時(shí)就能得知此時(shí)壓力容器是否存在缺陷問題。檢驗(yàn)過程中，射線檢測方式多用于不銹鋼、鋁合金、銅合金等金屬受壓元件焊接接頭部位的檢測，因投照角度不同，射線檢測技術(shù)能夠直觀的了解壓力容器的內(nèi)部缺陷問題，但無法對壓力容器表面裂紋檢測出來。超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用依靠了超聲波的穿透能力，采用超聲波反射、散射、波形轉(zhuǎn)換等形式檢測壓力容器的幾何特征和力學(xué)性能。

2.2.2 衍射時(shí)差法檢測

金屬材料和零件在制造的過程中容易出現(xiàn)表面垂直裂紋缺陷危害。常規(guī)的脈沖回波檢測方法難以將入射聲波和缺陷反射波垂直，導(dǎo)致缺陷問題無法被檢測出。如果需要得到該類缺陷在厚度方面的取向長度定量信息，建議采用衍射時(shí)差法進(jìn)行缺陷的檢測。這種方法以超聲衍射為原理，屬于無損檢測技術(shù)中的一種，與脈沖回波法不同，它能夠提供更加先進(jìn)的缺陷檢測與定量能力。衍射時(shí)差法也被稱為TOFD檢測方法，與脈沖反射法相對而言，TOFD檢測技術(shù)對壓力容器缺陷的檢出率和檢測精度更高。該技術(shù)以衍射信號為基礎(chǔ)，檢測壓力容器缺陷時(shí)不會受到方向性的影響，且缺陷的檢測能夠以圖像的形式展現(xiàn)出來，所有缺陷信息科擁有保存。TOFD檢測技術(shù)支持全自動(dòng)數(shù)據(jù)采集方式，不會受到過多的人為影響，檢測范圍較大，可對12mm以上厚度的工件對接頭進(jìn)行探傷。雖然TOFD檢測方法不基于波幅，但如果波形信號不強(qiáng)，且波幅過低，這將對缺陷定量產(chǎn)生影響。因此，可以參考試塊中的橫通孔科學(xué)設(shè)置靈敏度，將反射信號波幅設(shè)置成80%滿屏高。

2.2.3 磁粉檢測

強(qiáng)磁場環(huán)境中，鐵磁材料發(fā)生磁化后，材料表面不連續(xù)處會產(chǎn)生磁導(dǎo)率變化，從而導(dǎo)致磁感應(yīng)線溢出壓力容器而產(chǎn)生漏磁場。吸附壓力容器表面的磁粉后，光照作用下能夠看到磁顯痕跡，從而檢測出壓力容器鐵磁表面微米大小的缺陷問題。但與其他檢測技術(shù)相比，磁粉檢測只適合用在鐵磁材料表面的缺陷檢測，不適合用于多孔材料中，所以無法檢測出壓力容器的內(nèi)部缺陷問題。使用CJW-2000型熒光磁粉探傷機(jī)，可全方面檢測壓力容器表面和近表面因鍛壓、淬火、研磨、疲勞而引起的裂痕及夾渣等細(xì)微的缺陷。

2.2.4 滲透檢測

滲透檢測能夠有效的用在非多孔性金屬和非金屬材料當(dāng)中，比如陶瓷制品的檢驗(yàn)或石墨類制品的檢驗(yàn)。壓力容器滲透檢測的最佳適宜溫度在20℃左右，最低為10℃，最高為40℃。實(shí)際檢測當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)受檢焊接接頭表面和缺陷表面是否存在干擾滲透檢測的固體或者液體污染物，以此確保滲透檢測工藝的成功。清洗焊接接頭部位時(shí)，產(chǎn)生的殘留物會妨礙滲透液對缺陷的深入，如果殘留物為強(qiáng)堿或強(qiáng)酸物質(zhì)，物質(zhì)可能與滲透液產(chǎn)生有害反應(yīng)。因此，應(yīng)當(dāng)將零件受檢表面固體或液體污染物及時(shí)清理干凈。在壓力容器表面噴涂滲透劑，滲透劑中帶有著色染料與熒光染料，經(jīng)過毛細(xì)作用后，如果壓力容器表面有缺陷問題，滲透劑就會將表面填滿。將多余的滲透劑擦干凈，使壓力容器表面保持干燥，再使用顯像劑，通過光照即可發(fā)現(xiàn)缺陷問題。

3 總結(jié)

總而言之，面對壓力容器的各類缺陷問題，有必要優(yōu)選焊接材料，明確焊接工藝，按照相應(yīng)的操作規(guī)范完成壓力容器的焊接工作，以此提升壓力容器焊接作業(yè)質(zhì)量，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。通過射線檢測與超聲檢測、衍射時(shí)差法檢測、磁粉檢測、滲透檢測等無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，盡可能的延長壓力容器的使用壽命，保證設(shè)備高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐振奪.在用壓力容器主要缺陷分析及預(yù)防措施分析[J].中國設(shè)備工程，2020（10）：149-150.

[2]閆虎剛.壓力容器焊接工藝評定常見問題分析及解決措施[J].化工管理，2020（14）：133-134.

作者簡介：

王傲（1991- ），性別：男，民族：漢，籍貫：山東省莘縣，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué);現(xiàn)有職稱：初級;研究方向：檢驗(yàn)檢測。