多层包扎与带内衬压力容器的无损检测技术

熊明明

摘 要：压力容器往往需要长时间连续使用，这使得外界的环境条件严重影响其使用性能，进而引发容器腐蚀、开裂、损毁。为了让压力容器能安全可靠地运作，系统化地对其进行无损检测是相当必要的。现就此对压力容器中常见的多层包扎压力容器和带内衬压力容器的相关无损检测技术进行分析。

关键词：无损检测；压力容器；多层包扎容器；带内衬压力容器

中图分类号：TH878 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0012-02

压力容器作为一种特种设备在使用上具有很高的危险性，有发生爆炸或引发中毒等重大灾难事故的可能性，因此，在安全性方面比一般设备的要求更高。无损检测技术可以不损坏试件就完成对压力容器内外各项性质状态的检测，它所使用的设备和技术都非常先进，在压力容器的检测工作中具有很高的应用性。以下将针对多层包扎压力容器和带内衬压力容器从制造到使用的各个阶段对无损检测技术的运用进行探讨。

1 多层包扎压力容器

1.1 多层包扎压力容器的特点

多层包扎式是压力容器的筒体结构形式中最常见的一种，应用这种形式的压力容器常被应用于石油和化工行业，用来进行高压氢气和高压氮气的储存，通常在常温下工作。其结构包括内筒、包扎层板（多层）、球形封头（无人孔）。

1.2 无损检测技术在制造过程中的应用

1.2.1 制造工艺与缺陷

多层包扎容器的制造通常从筒节内筒的焊接开始，然后再对各层层板进行包扎和焊接。当所有层板的包扎和焊接都完成时，一个筒节就制造完成了。对制造完毕的全部筒节进行焊接，最后对封头也进行组对焊接。该制造工艺有可能出现的工艺缺陷包括夹渣、有气孔、焊接未焊透、焊缝未熔合、裂纹等。对这些缺陷的检测可以分内外两部分进行，内部缺陷使用射线检测和超声检测，表面缺陷则使用磁粉检测和渗透检测。

1.2.2 射线检测和超声检测

多层包扎压力容器需要对内筒钢板施行100%检测率的超声检测，钢板质量应至少在II级以上。检测中应视钢板厚度的不同选择不同检测器材。

多层包扎压力容器接头中的接环焊缝和A类焊接接头都需要施行100%检测率的射线检测，照相质量A，B级及以上，焊缝的缺陷等级II级及以上为质量合格标准。在该检测中，透照方式有所区别，纵焊缝使用单壁透照；环焊缝使用中心透照；封头和筒体对接处的焊缝使用环缝外透照。另外，以X射线可以穿透为前提，射线能量要尽可能低，曝光量和焦距也要控制好，而且注意控制散射线，环缝外透和纵缝透照时都可能产生背散射，其防护检查工作一定要到位。最后在暗室处理步骤注意严格按要求执行以确保底片质量。

1.2.3 磁粉检测和渗透检测

磁粉检测的检测对象以焊缝表面缺陷为主。检测时需要注意以下几点：①保证检测液的浓度适中，高则会形成伪磁痕，低则影响灵敏度。②需要以标准试片检测整个系统的综合灵敏度，并且在连续拖动进行检测时，要使磁极断面和检测面的间隙尽可能地小，拖动速度也尽量保持匀速。③检测表面必须保持光滑整洁，不能出现油脂、氧化物、铁锈等会吸附磁粉的杂质，且必须打磨使金属光泽露出。

渗透检测需要使用渗透剂，而且在检测过程中必须要做到几点：①确保检测温度和渗透时间；②规避过清洗现象的产生，并且向相同的方向擦拭多余的渗透剂；③显像需要在喷涂显像剂后的1 h之内进行，为了确保显像的清晰，喷涂务必要做到轻、薄、均匀。

1.3 无损检测技术在检验过程中的应用

1.3.1 使用特点和缺陷

该容器因为常用于氢气和氮气的存放，气体进出时产生的压力波动会使载荷疲劳，进而产生裂纹。

1.3.2 声发射检测

声发射检测可以在容器的受载状态下进行整体的动态监测，但由于检测中会在各个层板之间产生摩擦信号，所以升压至少需要施加2次，而保压更是需要进行多次检测。

1.3.3 磁粉检测和渗透检测

与制造过程中的表面检测相同，定期检验中的表面检测也可以通过这两种检测手段进行。要注意的是，作为压力容器，在进行螺栓表面的磁粉检测时，可以利用线圈法来进行检测。通过计算磁化电流或以标准试片验证有效磁化区的灵敏度都可以收到很好的检测效果。

2 带内衬压力容器

2.1 带内衬压力容器的特点

带内衬的压力容器通常在石油的炼制工业中作为再生器使用，其内部有以非金属的隔热材料制成的衬里，因此，无法检测到其内表面，对容器的无损检测重点集中在对内衬的检测上。内衬的破损会让压力容器的金属部分因暴露于高温而鼓包和氧化，最终引起容器的损毁。

2.2 无损检测技术在制造过程中的应用

制造带内衬的压力容器需要分两阶段进行：①制造容器本体，制造工艺和普通单层薄壁容器相同，因此，同样会出现夹渣、气孔、裂纹、未能焊透或熔合等工艺缺陷。②铺挂内衬，需要先把挂钉焊于内壁再进行铺设。在这一过程中，其A，B两种焊接接头同样需要进行超声检测和局部射线检测，并且检测长度至少需要达到焊接接头的20%.

2.3 无损检测技术在检验过程中的应用

带内衬的压力容器的定期检验主要是宏观检验和对壁厚进行测定。因为内表面被内衬所覆盖而无法检测，所以焊缝内表面是否开裂需要以超声局部抽查的方法进行检测。另外，焊缝的外表面也需要进行检测。

2.3.1 超声检测

定期检验需要停车进行，此时可以在外部用超声检测的方法检测焊缝的内表面，确认其是否开裂。在检测前，要注意磨平检测处的表面防护层，防止探头的耦合出现问题。仪器在设定上以等比深度进行定标，探头的晶片尺寸和前沿要尽量小。

2.3.2 表面检测

这种容器的构成材料通常具有铁磁性，所以其表面检测可以以高灵敏度的磁粉检测为主，个别部位则以渗透检测辅助进行。表面检测的部位包括了全部焊接接头表面与拆除工卡具时留下的焊迹表面。

3 结束语

无损检测技术是一种综合性很强的应用技术，其种类随着科技的发展越来越多，我们在选择无损检测技术时应注意有的放矢，视实际情况具体选择最适合的无损检测技术。

参考文献

[1]沈功田，李金海.压力容器无损检测——声发射检测技术[J].无损检测，2004（9）.

[2]梅林，吴立德，王裕文，等.脉冲加热红外无损检测中的图像处理[J].红外与毫米波学报，2002（5）.

〔编辑：刘晓芳〕

Multilayered and Nondestructive Testing Technology with Lined Pressure Vessel

Xiong Mingming

Abstract： The pressure vessel often requires long continuous use， which makes the external environmental conditions seriously affect its performance， triggering a container corrosion， cracking， damaged. In order to let the pressure vessel can operate safely and reliably， is quite necessary to systematically destructive testing them. Pressure vessel is now common for this multilayered bandage pressure vessels and pressure vessel lined with relevant non-destructive testing techniques for analysis.

Key words： non-destructive testing； pressure vessel； multilayered container； with pressure vessel