球罐焊缝微裂纹的检测方法探讨

在役球罐焊缝微裂纹检测方法探讨 单志军 （辽宁省盘锦市锅炉压力容器检验所盘锦 124010） 摘 要 本文通过比较各种常规无损检测方法（VT、MT、PT、UT、 RT）对裂纹检出的优势和局限，阐述了对球罐焊缝裂纹的检测应 综合运用各种检测方法，相互取长补短的观点。实际工作的检验 实例及分析中又进一步验证了这一论点。 主题词微裂纹检测方法 1前言 无损检测公认的最危险缺陷一裂纹，在钢质球罐焊缝中大都属于 延迟性冷裂纹，且分布很广。尽管在球罐制造及现场组焊过程中受到 特别关注，但由于其“延迟”性，在拘束应力的作用下，往往在用一 年的开罐检验中，仍能被大量发现。在这里不究其是局部应力集中， 还是热处理不及时、不均匀等原因所致，只对这类极细微、又不一定 完全暴露在工件表面的裂纹的检出方法进行研讨。这类表面开口微裂 纹一般要借助放大镜或显微镜才能被肉眼观察。由于它的存在不但降 低了焊缝强度，还会引起新的应力集中，使工件在受载荷时，致使有 的裂纹会迅速扩散，引起构件破坏。所以在某些情况下，它比其它类 的宏观裂纹更有危险性。对在役球罐的开罐检验，如何更有效地检测 微裂纹，提高微裂纹的检出率，这是摆在探伤员及容器检验员面前一 个很现实的问题，同时如何准确地对缺陷进行定位和定量，从而制定 修复方案又是至关重要的。 2各种检测方法的比较 对裂纹的检测有很多种方法。最古老、最普遍的是肉眼观察法 （VT）,这对于开口的宏观裂纹的检测不失为一种简单有效的方法， 当然它可以借助于放大镜或内窥镜等。但该方法对于表面贴合紧、不 开口的微裂纹，却显得力不从心。特别是大型球罐，几百米长的焊缝 及热影响区要做到无遗漏，那是不现实的。 第二种是磁粉探伤法（MT）,众所周知，它能有效地检测铁磁性 材料表面和近表面裂纹，可以解决不开口微裂纹的检出问题。但对于 非铁磁性材料及球罐上的人孔、支柱、接管角焊缝，由于受结构及空 间的影响，其探伤作用受到了一定的限制。 第三种是渗透探伤法（PT）,能有效检测非多孔性材料的表面开 口裂纹，但对于不开口的近表面缺陷却无能为力，加之成本较高，焊 缝的后清洗困难。用于球罐焊缝及热影响区的大面积检测，是一种低 效高耗、不经济、不可取的方法。 第四种超声波探伤法（UT）,虽然能较灵敏地检测裂纹类的一定 取向的面积状缺陷，且检验周期短，生产成本低。但对于裂纹的准确 定性和定量目前较困难，特别是受对操作人员技能要求高，加之仪器、 探头及工件表面粗糙度等各种因素的影响，也存在较多的局限性。 第五种射线探伤法（RT）,能比较直观地对缺陷定性和定量，底 片可长期保存。此方法已广泛应用于锅炉压力容器压力管道的检验。 但对于微裂纹检测，却受到微裂纹本身取向及其宽度和深度的影响， 加之透照、暗室处理等诸多环节因素，其过程处理稍有不当，结果将 事倍功半，检测灵敏度降低，甚至无法检出。 综上所述，为提高微裂纹的检出率，用单一方法进行检测势必存 在很多局限和疏漏，容易造成漏检。通过实践，我们认为，在役球罐 焊缝微裂纹的检测应综合运用各种检测方法，相互取长补短，因地制 宜，有的放矢，方可达到预期目的。容器检验员在进行探伤委托时， 应具体问题具体分析，综合运用各种检测方法，并指明检测的重点部 位；探伤员也应具体问题具体对待，合理科学施用各种检测手段，做 到有的放矢。 3检测实例分析 基于以上观点，我们在对盘锦化肥厂两台200mm3球罐的开罐检查 中，制定了如下检验方案和检测程序，收到了良好效果。 3.1球罐原始状况 设计单位纺织部设计院 球壳制造兰州石油化工机械厂 现场组装辽宁省安装公司 投用日期84年11月 使用编号A 规格i7100 x 5 24 材质16MnR 介质N2 设计压力；1.57Mpa 现场组焊探伤方法及比例；RT100MT100 3. 2检测程序及要点 首先对罐体内外表面和焊缝及热影响区用肉眼普查一遍，对有怀 疑的部位用10倍放大镜进行仔细观察，加以标志做好记录。其次是 对罐体内外表面焊缝进行100磁粉探伤，对人孔、支柱、接管角焊 缝进行着色探伤。重点是肉眼观察中发现的怀疑部位。之后对球罐对 接焊缝进行100超声探伤。最后对球罐应力集中部位的丁字口和磁 粉、着色及超声探伤中发现可疑处进行射线探伤复查。对于任何一种 检测方法所发现的可疑裂纹，不急于下结论，而是采用会诊的方式， 用各种检测方法再进行重点复查，以确定微裂纹的位置、走向、埋藏 深度，从而确定修复方案 3. 3检测情况及结果 1 肉眼检查未发现裂纹。 2 磁粉探伤仪器江苏射阳产DCE-Eu型旋转磁场探伤仪；磁悬 液浓度荧光磁粉分散剂水二25g 20 g 1Lo结果发现房缝左侧 距B缝1040mm处有一长32mm的磁痕显示，形态呈裂纹状。 3 着色探伤；用上海产国际型渗透液在以上发现的裂纹磁痕处进 行一步检查，未发现裂纹显示。 4 超声探伤 仪器CTS-26 型 2. 5MHz 探头2. 5P9X9K2耦合剂机油 结果在磁痕显示位置发现指示长度为36mm,在探测面以下 2mm深度上，有线性缺陷反射回波。 5 射线探伤复查；西德3005X射线机，透照厚度比KW1.01,管 电压195KV,管电流5mA,透照时间5min,焦距600mm,底片黑度 D2. 0-3. 0,像质指数Z 10o结果未发现裂纹影像。 这说明该缺陷为宽度、深度很小的微裂纹，且与射线透照方向近 于垂直，即与工件表面呈近于平行分布。这是根据上述五种方法对同 一部位进行检测的结果，可确定该缺陷为未开口的浅表微裂纹。 3. 4裂纹处的修复及应力校核 根据球罐的设计图纸和强度计算书得知，该球罐最小允许壁厚不 低于21.1mm。经测厚仪测定该处裂纹打磨消除后，所剩壁厚仍可大 于21.1mm。所以建议甲方制定打磨消除裂纹并不补焊的修复方案。 甲方采纳了此意见。 在打磨修复过程中，采用边打磨边进行磁粉探伤的方法，直至磁 痕刚好消失；再进行着色探伤及超声探伤复查，至不见缺陷显示，说 明裂纹已完全消除。最后测得打磨处最小壁厚为22. 4mm。 据文献[1 ]对最小壁厚壳壁应力校核用如下公式 P x [。 So - 0 ] S 1 4 So C 式中5 所需校核壳壁应力 P 设计压力 Di 一球罐实际内径 SoC实测最小壁厚 将有关数据代入得0124. 8MPa [oUxC 132. 5MPa 5 [o1] x2 式中[初一许用应力值 也焊缝系数 这说明该处裂纹打磨消除后，实际应力值在允许范围内，无须对 该位置再进行补焊，也避免了补焊后的热处理工序。 4结束语 通过上述检验实例的实践，我们认识到，为了更有效地检测微裂 纹，应正确制定检测方案，综合运用各种无损检测方法的长处，以准 确地对裂纹进行定性、定位和定量，从而制定切实可行的修复措施。 这样既保证了裂纹缺陷的消除，又减少了因补焊而必须进行的热处理 工序，事半功倍，同样达到了保证球罐安全运行的目的。