球罐焊缝超声波检测浅析

陈建新

（江苏省特种设备安全监督检验研究院常熟分院，江苏 常熟 215500）

球罐为大容量、承压的球形储存压力容器，广泛应用于石油、化工、冶金等部门，可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮及其他介质的储存容器。由于其体积庞大，一旦出现安全事故，其影响会相当巨大。因此，球罐的定期检验就显得尤为重要。

而超声波检测，就是其定期检验中常用的一种无损检测方法。其优点是检测厚度大，灵敏度高，速度快，成本低，对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。超声波检测对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主客观因素影响，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、适合于厚度较大的零件检验，使超声波探伤也具有其局限性。

1 球罐缺陷的超声波检测

常熟某氟化工有限公司有一台1 000 m3氟里昂球罐，设计压力2.63 MPa，设计温度60℃，母材材质为16MnR，厚度为56 mm。焊接坡口为X型。该球罐2003年10月制造，2003年12月投用。2012年11月份进行第三次定期检验。

通过资料审查发现，该球罐前两次定期检验中，通过超声波检测，均发现有大量超标缺陷（缺陷反射波在Ⅱ区及以上，按JB/T4730.3-2005评定为Ⅲ级者，后通过原安装单位进行修理，并重新进行整体热处理，复检合格）。因此这次定期检验，超声波检测比例仍定为100%。

通过检测，该球罐未发现有Ⅲ区缺陷，最高缺陷反射波也刚过定量线，按端点6 dB法测其指示长度约30 mm，评定为Ⅱ级，其余大部分都在Ⅰ区及以下，但是有3处反射波虽然不高，可指示长度（注：按评定线的绝对灵敏度法，非标准规定）非常长，在1 800～2 500 mm之间，而且其中最长一处，其出现反射波的起始点刚好在上次返修处，边界非常明显。超声波探头移到上次返修处，没有反射波，但刚移出返修部位，一条反射波就明显显现，其间有断续，但基本可以连成一片，总长达2 500 mm，而且深度不一，从内表面算起在12～28 mm之间，部分区间有多重反射波。

考虑到前两次检验情况，并且结合坡口形式、焊接工艺、反射波的位置、波形判断，裂纹的可能性很大。一般来说，通过传统超声波检测发现的缺陷，其定位、定量比较准确，但因为其检测方法固有的局限性，难以有效地辨别缺陷的性质。

2 确定缺陷性质的一般方法

确定缺陷性质，一般有以下方法：

（1）通过其他的无损检测手段。比如射线检测、TOFD检测等；

（2）破坏性验证。如砂轮打磨、碳弧气刨再结合渗透、磁粉检测或肉眼观察等。

（3）通过制作大量模拟试块，对反射波进行对比确定。

但是上述方法各有局限性。针对这次检验的球罐，由于壁厚达56 mm，一般如X3505射线机也很难穿透，而安装时采用的γ源拍片，虽然能达到JB/T4730.2-2005的相关要求，但根据前两次定期检验情况来看，虽然当时超声波检测发现很高的缺陷反射波，最高达SL+21dB，而且指示长度很长，但是不管是查阅安装时所拍的片子，还是后来针对该缺陷重新用γ源拍的片子，都没发现有任何缺陷的影像；然而最后返修时，通过打磨出来的情况看，确定为裂纹。

由此也说明，针对该球罐用γ源拍片，其裂纹的检出率非常低；而用TOFD、模拟试块等来确定缺陷的性质，一来条件有限，而且还需要很丰富的专业经验来判定。

因此，最后跟使用单位协商确定，通过边打磨边做表面无损检测的办法，一直打磨到其最深28 mm为止，来确定是否为裂纹。后来通过实际打磨并经渗透检测，确定是裂纹（如图1、图2）。

图1 打磨深度15 mm

图2 打磨深度24 mm

3 结束语

由上述案例，笔者得出以下几点体会：

（1）超声波检测在球罐检验中，是一种非常简单、有效的检测方法，尤其是对厚板（≥46 mm）制球罐，用K1和K2两种探头检测，其对裂纹等危害性缺陷的敏感性很强，比用X射线或γ射线的效果要好，结合被检测对象的状况和反射波波形特征，通过大量的实践，甚至可以比较准确地判定缺陷的性质。

（2）超声波检测中，在不影响分辨力的前提下，可以适当提高检测时的扫查灵敏度。当发现较明显反射波的情况时，不管是在Ⅰ区或以下，都应该认真分析，根据其深度、长短、分布情况，进行仔细甄别，而不应轻易放过，特别是长度很长，反射波比较明显，均应引起足够的重视，必要时可以用射线等相互验证。而对于厚板，由于射线对裂纹检出率的影响因素较多，亦可对重点怀疑区域进行开挖焊缝，采用边打磨边采用表面无损检测的方法，进行确认。

（3）检测人员的责任心非常重要。有人认为按照JB4730-2005要求，反射波在Ⅰ区及其以下的均不需理会，但值得提醒的是，标准还规定，如果是裂纹等危害性缺陷，则应判定为Ⅲ级。

[1]JB/T4730-2005，承压设备无损检测[S].