******检验对压力容器安全的影响 锅炉压力容器材质若不均匀会对声束的传播产生影响

大量检验实例证明，在压力容器定期检验中******检验是非常重要的。通过******检验，能够确定容器是否存在设计、制造、安装缺陷，并通过对材料腐蚀性的检测（腐蚀速率、是否存在应力腐蚀及其它严重局部腐蚀）确定材料与介质的相容性。对缺陷进行分析，找出缺陷产生的原因并进行相应处理，消除隐患，使容器安全运行。用户根据检测结果和检验结论，可以及时了解容器的安全状况，预知容器的安全隐患及可能发生的安全问题，及时纠正检验中发现的使用维护问题，更科学地对容器进行管理，从而提高容器的安全性和容器的使用寿命。

1典型首检实例武汉锅炉压力容器检验站对近百台在用球形容器及其他大型容器进行了***开罐***检验，统计结果表明，40以上的容器因存在较严重的缺陷（以裂纹为主）进行了焊补或返修处理，其中有一部分存在严重的隐患。

下面通过3个压力容器首检的典型实例，证实首检对压力容器安全及使用寿命的重大影响。

例1.某钢厂1台储氧球罐，材质为15MnVNR，壁厚为36mm，1985年6月投入使用。1988年11月由原制造单位进行了***在用无损检测，焊缝内外表面无损检测没有发现缺陷，焊缝内部无损检测发现了1处超标缺陷并进行了返修处理。1994年7月，武汉锅炉压力容器检验站对这台球罐进行了***检验，在内表面焊缝100磁粉检测中，发现了32处表面裂纹，裂纹累计总长度达7190mm，长的3处裂纹长度分别为450mm、850mm、1100mm，裂纹深度均超过了3mm，深为10mm，均须焊补处理。除5处处于赤道带上环缝（CD缝）外，其余27处均处于赤道带下环缝（DE缝）上，裂纹均产生于焊缝下熔合线上。外表面100磁粉检测中*以，温差在玻璃钢夹砂管上产生的热应力*约为钢管的1/由于该管小口径管道的综合造价较国内部分塑料管高，l1.也就是说，在实际使用中，钢管需增加膨胀接头以消除管线上的热应力集中，玻璃钢管一般却可以不予考虑。玻璃钢夹砂管的热线胀系数使得它具有良好的抗热耐寒特性，可在地表、地下、架空、海底、沙漠、冰冻、潮湿等各种恶劣环境中使用。

表6玻璃钢夹砂管与钢管热性能参数比较对比性能参数玻璃钢夹砂管钢管导热系数/（W.m-热膨胀系数轴向热应变之比轴向热应力之比5结论由于还没有的设计、施工规范，根据在工程中的应用情况，对玻璃钢夹砂管（排水管）的大埋设深度总结几此排水管道在中、大口径排水管中的应用有一定的前景，因此该管常用于排水干管，埋设于道路下，设计时，小覆土厚度不低于1.2m.其埋设深度主要与管材的管刚度有关，但由于该管材不同于钢筋砼管，其埋设深度与排水管道敷设地点的地质条件和设计回填土的密实度有关，因此在地质状况一般时，8kN/m2管材的大设计埋深好不要超过5.0~如果埋设深度超过5.0~6.0m，设计应考虑选用管刚度更大的玻璃钢夹砂管（排水管），同时回填土的密实度要求提高。

将玻璃钢夹砂管（排水管）埋设在地质条件较差的路段时，大设计埋深应根据处理措施的方式确定，一般情况下，设计应不超过4m的覆土厚度。

地质情况良好时，设计的开挖沟槽宽度不宜太宽，坡度可适当变大，在管道两侧的回填土密实度较高时，同等条件下的管道大埋设深度可适当增加。

发现9处表面裂纹且深度小于0. 5mm，属正常情况。由于内表面焊缝缺陷严重，除进行磁粉、超声、X射线检测外，又增加了硬度、金相、声发射3个检测项目。

硬度检测：在CD缝及DE缝发现裂纹的焊缝上取5个部位进行硬度检测，焊缝及熔合线硬度值无异常。

金相检测：裂纹均产生在近表面下熔合线上，考虑到球罐的损伤未取断口试样，对裂纹部位焊缝进行金相分析。金相组织分析表明，焊缝组织局部有铁素体沿晶界析出，形成较为粗大铁素体网状组织（见）；沿裂纹检查，可在裂纹开口较小处发现铁素体存在（见、）。这说明裂纹在此薄弱处发生，并沿网状铁素体即晶界扩展，裂纹开口较大处没有发现铁素体，是因为开裂时间较长的缘故，相连的裂纹有融合扩展的趋势（见）。由此认为：①开裂是因为局部焊接缺陷所致。②此类裂纹与局部焊接温度过高或焊接时间过长有关。

压试验压力为3. 3MPa，保压15min结果显示在赤道带下环缝上有5个活动源。对这5个活动源做进一步检测发现，均为下熔合线近表面裂纹。水压试验后再次对内表面环缝进行im粉检测，又发现18处裂纹，除1处在赤道带上环缝外，其余均在赤道带下环缝上，其中12处深度大于2.5mm，有3处深度为7mm，长度长为150mm.从检测及裂纹消除分析，这些裂纹均为近表面裂纹，由于水压试验的超压运行作用，使裂纹在水压过程中向表面扩展，开口成为表面裂纹。有些扩展至近表面没有开口的裂纹，也被检出。

综合以上检测结果可以得出结论：裂纹源是制造时产生的，在这些部位还存在没有被检测出的细小裂纹源。由于容器的工作压力在1.7~2.7MPa范围内波动，属低周疲劳，裂纹在使用过程中扩展。因此检验周期定为1年，使用1年后再次开罐检验，以发现和消除裂纹源。

1995年9月再次开罐检验，这次检验的重点部位是赤道带下环缝（DE缝）。对DE缝进行100磁粉检测，使用荧光磁粉，本次检验发现了18处表面裂纹，有9处深度大于等于2.0mm，深为7.0mm，裂纹长度长为80mm.对焊缝内部进行超声波检测及X射线检测，考虑到裂纹的取向性，对DE环缝进行内外两面4侧超声波探伤（对有些波幅较低的缺陷用2次波检测容易漏检）。在检测中发现，由于一些裂纹缺陷的波幅很低，在记录时被忽略，因此要求记录所有缺陷波的部位，并对这些部位进行X射线检测。在进行X射线检测时为提高内表面裂纹检出率，使用了能穿透钢板的低管电压，增加了爆光时间，并将胶片贴在内表面环缝上。DE环缝共拍片80张，检出近表面裂纹6处。这次检出裂纹的部位均为上次检验未发现缺陷部位。对这些部位返修处理后进行了水压试验。水压试验后对内表面球罐进行100磁粉检测，没有发现缺陷。这次检验缺陷己明显减少。

相连裂纹有融合扩展趋势球纹源己基本消除。检验结论为球罐在目前的工作条件下可以安全运行。

根据厂方要求，1996年11月再次开罐对内表面进行磁粉检测，本次检测在赤道带下环缝（DE缝）上*发现1处表面裂纹，但在其它部位又发现多处表面裂纹，其中有两处深度为5mm，长度为30mm.均为上次检验未发现缺陷部位。

根据检验周期，在1999年、2002年对该球罐进行了2次开罐检验。这2次检验均发现少量表面裂纹，裂纹深度均在0.5~5mm，检验后进行了焊补处理，球罐运行正常。

对于材质为15MnVNR的球罐，由于材料焊接性能不及16MnR，在制造时易产生焊接缺陷，主要是焊接裂纹。这类球罐均为20世纪80年代制造，己使用20年左右。部分球罐和上述这台球罐情况类似，由于当时检验工作刚刚开展，球罐没有按期进行首检或检验单位不正规，没有及时发现制造时产生的焊接缺陷，使缺陷在使用条件下长时间扩展，特别是裂纹的融合扩展，成为严重的安全隐患。这些缺陷往往长度和消除深度较大，由于多次返修及热处理使材料性能下降，影响了容器的正常使用寿命。

声发射-检测：在水压压试验的同时C进行了声通过这次检验，缺陷严重的DE环缝制造时产生的裂MoVR（CF-62），壁厚38mm，1998年9月建成并投入使用。

组焊时，没有进行预热，焊接后进行了整体热处理，热处理温度为555~585I：。2000年5月***开罐***检验。在内表面焊缝上发现18处表面裂纹，累计长度为17.275m，大消除深度为8.5mm，其中1处为赤道带上环缝整圈表面裂纹。

而同时开检的另1台球罐没有发现表面裂纹。这2台球罐设计与球壳板供货均相同，制造安装单位不同。为此我们查阅了相关资料并了解了当时的组装情况。2个安装单位的组装工艺及组装水平不同，这台球罐有强行组装现象，上环缝强行组装造成了很大的残余应力。由于CF-62钢在580C左右温度下进行热处理，残余应力分布状况及数值没有很大改变，因此无法通过热处理有效消除组装造成的残余本次检验对焊缝残余应力进行了测定，在赤道带上环缝及赤道带纵缝上布置了两个应力测定点，结果表明在上环缝点径向测定值为346.8MPa，纵缝周向测定值为301.6MPa，均处于较高水平。消除缺陷后进行了焊补处理，并进行了水压试验。1年后开罐对内表面焊缝进行100磁粉检测，发现了32处表面裂纹，深度在0.5~2.0mm.2004年7月按检验周期进行开罐***检验，内表面*发现8处表面裂纹，而且深度*为0.5~1.5mm.由于按时进行***检验，及早发现并消除了裂纹，消除深度较小，补焊产生的残余热应力也相应较小，因此由于残余应力造成开裂的几率大大减小。在第2次和第3次检验中裂纹数量和深度大幅下降，目前容器在设计条件下可以安全运行。

例3.某钢厂1套电解氢装置中有1台氢分离器和1台氧分离器，1997年投入使用。材料原设计为0Cr18Ni9Ti，但制造时改为1Cr18Ni9Ti，使用条件为Pw<1.5MPa，操作温度90！：，氢分离器介质为氢气+碱液（KOH、NaOH），氧分离器介质为氧气+碱液（KOH、NaOH）。1998年氧分离器发生泄漏。1999年1月更换，更换的氧分离器材质为00189，2000年5月氧分离器又发生泄漏。我们对容器进行了相关检验并进行了失效分析。检验发现氧分离器在内表面封头下半部直边与筒体连接的焊接热影响区有密集横向表面裂纹，其中1处裂穿。进气管与容器连接处发生1处泄漏。氢分离器没有发现裂纹。对介质进行了化验，发现氯离子溶度达到了20x10-6.进行断口分析，通过金相和电镜对裂纹进行分析，裂纹形貌为枯树枝状穿晶裂纹，裂纹为典型的应力腐蚀开裂（见、）。

裂纹部位50倍金相照片应力腐蚀产生原因为：封头压制和焊接过程中造成的残余应力和热应力使封头与筒体连接处的残余应力较高；使用温度90t：，为奥氏体不锈钢产生应力腐蚀裂纹的敏感温度范围；封头在压制过程中产生的微小缺陷，如划伤、皱折等，氯离子容易聚集在这些微小缺陷上；以上情况使这两台容器具备了应力腐蚀的先天条件。在氢分离器中由于氧浓度极低，氯离子浓度为20x10-6时一般不会产生应力腐蚀，而在氧分离器中介质为氧气+碱液（KOH、NaOH），在氧的作用下，20X10-6的氯离子含量足以引起应力腐蚀开裂。

裂纹部位500倍电镜照片在氯离子应力腐蚀的同时伴有碱脆现象，对裂纹尖端腐蚀物进行能谱分析，主要有K和Na.以上分析说明氧分离器材质与介质不相容，不能继续使用，且无修理价值，该容器判废。氢分离器没有发生应力腐蚀，可以继续使用。氧分离器因没有按时首检，未及时发现应力腐蚀现象，使容器发生泄漏，氢气站发生这种情况非常危险。

结语合理地进行首检能确保容器的安全使用并延长容器的使用寿命。按《容规》规定：使用h>540MPa材料制造的球罐，投用1年后应开罐检验。对于强度级别高、裂纹敏感度高的15MnVNR及CF-62钢制球罐应严格按这一条款执行。《容规》另一条规定：介质为液化石油气且有氢鼓包等应力腐蚀倾向的，每年或根据需要进行内外部检验。这一条款同样适用与氢氧分离器等应力腐蚀倾向较大的容器。这类容器应在投用后1年内进行。对于曾经出现过安装质量问题的安装单位或***安装大型钢制压力容器的安装单位安装的大型钢制压力容器的首检尤其重要。

对不同设计条件和使用条件的压力容器，***检验应针对可能产生的缺陷情况确定合理的检验项目和检测工艺。对裂纹敏感或易产生应力腐蚀的容器，应使用荧光磁粉进行磁粉检测等方法提高检测灵敏度。

在缺陷处理过程中，对裂纹应用机械方法消除，不宜用碳弧气刨。在确保缺陷消除的同时，应尽量减少消除深度。消除裂纹时应打止裂孔。水压实验后对易产生裂纹的部位应进行磁粉检测。

锅炉压力容器材质若不均匀会对声束的传播产生影响

工件的影响就锅炉压力容器来说，影响超声波检测仪器缺陷定位的因素主要表现在两个方面。一是锅炉压力容器工件的表面粗糙度和形式。工件表面粗糙，或者是正常设计得凹凸不平，在进行无损探伤时可能会造成耦合不良。另外声波在工件中所经过的路径不同，所耗费的时间也不尽相同，在检测仪的显示屏上显示差异化的检测信号。

在工业实践中所检测的工件大多具有曲面，探头的平面接触曲面时，若操作人员的握持不当，点线接触不可避免会引入误差，由于不同角度探头的折射角会发生明显变化，检测的缺陷定位效果差。二是工件的材质。

在不同介质超声波的声阻是不同的，若锅炉压力容器材质若不均匀会对声束的传播产生影响。工件的材质还会影响内应力。还有工件的材质若极易造成探头的磨损，曲面的探头斜楔探测到的折射角和声束形状都会对缺陷定位产生影响。生产企业在选择检测仪器时，一定要***调研，购入质量合格、经久耐用的仪器。探头是整个仪器中容易磨损的部位，检测仪器还要做好平常的维护，保证检测结果确实可信。仪器的频率、垂直线性、探头形式、衰减器精度、折射角大小、晶片尺寸等都会直接影响检测仪器的回波高度，从而对工件的缺陷定量检测产生影响。

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