在用压力容器检验中关于母材夹层的讨论

杨胜涛

（南京圣诺热管有限公司，江苏 南京 210009）

在用压力容器检验中关于母材夹层的讨论

杨胜涛

（南京圣诺热管有限公司，江苏 南京 210009）

对在用压力容器进行厚壁检测时，发现测厚值变小，但所测部位没发现腐蚀状况，很可能是母材有夹层缺陷。为了明确缺陷类型和消除缺陷，做进一步的无损检测,确定缺陷级别，以进行焊接返修，达到保证设备安全运行目的。

压力容器；母材夹层；检测；焊接工艺评定

当我们对压力容器进行厚壁检测时，有时会发现测厚值变小了，但观察所测部位也没发现有腐蚀的状况，究其原因很可能是母材有夹层缺陷。随着使用时间的增长和一些特殊介质的作用，夹层缺陷就有可能造成鼓包或鼓包裂纹等。至于这是不是夹层缺陷，还需要做进一步的检测。如果确定是夹层缺陷，就要及时采取措施，弄清楚夹层分布的情况和它与母材表面形成的倾斜度，同时记录下来。本文通过对夹层的形成机理、特征分析和检测方式介绍，说明压力容器存在夹层的危害，提出对存在夹层的危害处理方法，已达到保证设备安全使用的目的。

1 压力容器检验方法的基本介绍

压力容器是一种盛装液体或气体、承载一定压力的密闭装置。常见的压力容器有储存容器、反应容器、分离容器等。在石油、化工等各个部门中，压力容器都起到了重要作用。压力容器本体主要受压元件件由壳体、封头等组成，另外还配有安全附件等。压力容器因为密封、承压和介质等因素，很容易引发爆炸、泄漏等事故，对人员、设备和财产造成安全威胁，同时对环境造成严重污染。因此世界各国都特别重视压力容器生产和使用管理。

对压力容器进行全面检验时，主要是对本体焊缝及母材表面进行检查，全面检验通常是六年一次。有些没有发现缺陷、压力较低、无毒、无腐蚀性介质容器或非易燃等压力容器，可以不做无损探伤检查。压力容器的内外部检验一般是三年一次，除了进行外部检查外，还要利用无损检测方法检查焊缝的内部质量。当容器的介质含有剧毒或强腐蚀性就要缩短检验周期。检验人员一旦发现对安全造成威胁的情况，要及时反馈，以便使用部门采取措施消除事故隐患。

2 形成夹层缺陷的特征及原因

夹层是一种钢板中的常见缺陷，也可称为分层。由于在钢板内部原本有局部或整体基本平行于钢板表面的未熔合界面，这种制作过程中产生的钢板内部的界面就是夹层。

夹层产生的原因主要有两种。第一种是开口型夹层，这种夹层直接延伸到钢板表面形成了沟纹状的裂纹。开口型夹层可以直接在钢板的断口处发现。第二种是在钢板内部和钢板表面分开，在钢板的表面端口处看不出来，称为封闭性夹层。通常在压力容器检验中发现的就是封闭性夹层。它处于钢板内部，一般是面积较大而且形状不规则的块状。这种夹层缺陷从钢厂带到制造厂，如果制造厂不对其进行百分百超声波探伤就发现不了，就被制作加工成产品出厂了。

至于为什么存在钢板夹层缺陷，原因如下：在轧制的时候，钢中的非金属夹杂物因为塑性变形由球形变成椭圆形，然后变成了片状。夹杂物和基体界面很容易分离，随着基体不断变形，中间的空洞变大，夹杂物在中间聚集就变成钢板夹层了；其次是硫化物在轧制过程中与金属基体一起变形成条状物，形成夹层；因为钢胚内部在轧制之前就有裂纹、缩孔等原始缺陷，所以在轧制时就变成了夹层。综上所述，就使钢胚材料在轧制过程中不可避免产生的夹层。

3 夹层缺陷的检测方法

在实际检测时，如果发生误判就会给单位造成不必要的损失。但在《压力容器定期检验规则》里也没有提到母材夹层的具体检验方法，现在只能提供实际工作过程中的检测方法仅作参考。

（1）利用测厚仪进行粗略地判定。当测量壁厚时，突然发现壁厚变薄了，就有可能是夹层缺陷。先要在变薄区域进行逐点测定，将测定的数据在图上记录下来后初步分析可疑部位的范围。如果范围较小，就可能是母材中的小气孔或杂质等引起的，危害性较小。如果范围较大，可能就是夹层缺陷。

（2）利用超声波探伤仪进行测定。直接将超声波探伤仪的探头对可疑部位进行测定。因为在夹层的边缘处进行探测时，会同时出现夹层缺陷波和底波，所以如果有缺陷波没有底波时，就确定夹层存在。但有时候夹层与母材内表面的夹角超过了直探头的半扩散角，超声波探伤仪的屏幕上就没有显示。这时就要换成晶片尺寸较小、频率较低的直探头再探。在检测到夹层缺陷后，就要用探伤仪测量夹层与母材表面形成的夹角。

当夹层缺陷波平行于超声波探伤仪屏幕上的水平刻度线时，该夹层与母材平行，就无需评级。当夹层缺陷波与超声波探伤仪屏幕上的水平刻度线不平行时，该夹层与母材内表面形成一定的角度，通过以下方法来计算夹角的大小：先要在夹层空间里找出与母材内表面距离一样的点，然后连成一条直线。在这条直线上做垂线，沿着垂线找到夹层的两个端点。夹层缺陷与母材内表面之间的夹角即是这两个端点到母材内表面的距离与端点在母材内表面上距离之比的反正切值。夹角小于10°就是2级或3级，夹角大于10°就要通过其他方法确定该夹层是否影响容器的安全使用。

4 夹层缺陷造成的危害及影响

夹层本身降低了钢板的强度，造成安全隐患。如果钢板中的夹层面积比较小，而且分布的距离较远，对钢板的性能没有太大影响。如果钢板中的夹层比较集中，面积又大，就会对钢板性能造成严重影响。它会使沿钢板厚度的力学性能变得恶化，钢板对力的反应变得敏感，导致钢板的冲击韧性、抗疲劳性降低。

5 采取有效的措施预防和处理夹层缺陷

由于母材夹层缺陷造成压力容器不能安全使用，甚至带来严重的事故和损失，所以如何在事故发生之前发现安全隐患，防范于未然非常重要。在发现夹层缺陷后，要及时处理。压力容器检验人员在进行检验或检修时，严格检查容器应力集中等部位。通过测厚的方法看是否发生鼓包，或判定夹层缺陷的具体情况。为从根本上保证容器制造母材无夹层，就要严格把握制造材料，使用优质的制作材料，为制作压力容器打下稳固的基础。

通过《压力容器定期检验规则》对夹层缺陷定级后，由于夹层缺陷会对压力容器的安全运行造成影响，所以要及时处理夹层缺陷。先用超声波探伤仪准确测量出夹层缺陷的范围，可以直接挖除缺陷部位，或者采用堆焊方法修复它。

当然，修复前一定要根据NB/47014《承压设备焊接工艺评定》等标准执行，以验证所拟定的焊接工艺正确性，而从工艺上保证堆焊的焊接质量。压力容器的焊补等也必须由有资质的单位履行相关手续后才允许组织实施。

6 结束语

目前使用的压力容器种类多、数量大，介质也是多种多样，发生事故后造成的危害各不相同。压力容器检验人员定期对压力容器进行检验时，发现钢板的夹层缺陷很常见，为了保证压力容器的安全运行，有必要对母材夹层问题做深入研究。通过对压力容器中的母材夹层缺陷的产生原因、危害性进行分析，先证实夹层缺陷是否存在，再做进一步的测量和修复。要想从根本上保证母材无夹层缺陷，最好是压力容器制作单位在制作之前就用对母材进行检测，为后来制作压力容器打下良好的基础。

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In the Testof Pressure Vesselon the ParentMetalSandw ich Discussion

YANGSheng-tao

（Nanjing Shengnuo HeatPipe Co.，Ltd.，Nanjing210009，China)

The thick wall detection in the pressure vessel,found that the thickness value is smaller,but the site found no corrosion,is likely to be the parentmetal interlayer defects.In order to clarify the types of defect and defect elimination,do NDT further,determine the defect level,forwelding repair,to ensure safe operation of the equipment.

pressure vessel；the parentmaterial layer；TESTING；welding procedurequalification

TH49

B

1672-545X（2014）04-0190-02

2014-01-05

杨胜涛（1969—），男，江苏南京人，工程师，长期从事锅炉及压力容器制造技术及管理方面工作。