压力容器在焊接及无损检测环节中容易出现的问题及对策

刘军岭 王跃 蔡晓旭

摘 要：影响压力容器产品质量的因素有很多，从设计、工艺、理化、材料、焊接、无损检测、强度及严密性试验到产品出厂的每一个环节都会对压力容器的产品质量产生影响。本文针对压力容器制造过程中的焊接、无损检测环节进行了简要的分析和论述，阐述了压力容器在这两个主要制造环节中经常且容易出现的一些问题，希望对压力容器产品质量的制造管理和监督检验工作有所帮助。

关键词：压力容器;焊接;无损检测;问题;对策

前言

压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。根据《中华人民共和国特种设备安全法》、《特种设备安全监察条例》规定的《特种设备目录》的定义，压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体、容积大于或者等于30L且内直径（非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸）大于或者等于150mm的固定式容器和移动式容器;盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶;氧舱。

压力容器的用途十分广泛，它在石油、化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个领域都有着广泛的运用。

压力容器的使用条件和使用环境往往比较恶劣，充满不确定性。压力容器产品质量低劣是造成事故的主要原因之一。一旦存在重大质量问题，将会造成灾难性的恶果，给国家和人民的生命财产带来巨大的损失。影响压力容器产品质量的因素有很多，有制造人员素质问题 、有设计问题、工艺问题，有材料、冷热加工、焊接、检验、无损检测、热处理、耐压试验、泄漏试验、使用设备、制造环境等一系列因素。 焊接和无损检测环节是其中的两个主要环节。本文针对压力容器制造过程中的这两个环节的基本工作内容、经常且容易出现的问题及解决方法加以简单叙述，以达到压力容器在产品制造过程中保证质量的目的。

1.焊接控制环节对压力容器产品质量的影响

压力容器焊接是压力容器制造的非常关键的环节。焊接质量的好坏对压力容器产品质量起着决定性的作用。

焊接环节的主要内容包括按焊接工艺规程进行施焊并同时做好施焊记录。

在压力容器焊接环节当中，经常遇到的问题是焊接人员未能认真按照焊接工艺要求施焊，而造成一些质量事故。

焊接工艺规程是经过工艺评定验证了的、正确的、切实可行的工艺，一些焊接人员为了赶时间、赶任务，不按照或不完全按照焊接工艺进行焊接，导致一些质量事故的发生。

某企业生产的50M3液化石油气储罐，筒体设计厚度为14mm，材料为Q345R，焊丝为H10Mn2，焊剂 为SJ101，X型坡口，工艺要求每条环焊缝应焊3遍，即3个焊道。个别焊工为了赶时间、赶任务，把本来应该用3遍焊接才能完成的任务用2次就焊接完成，结果是由于焊接线能量太大，焊接速度过快，熔渣来不及逸出而留在焊缝里面成为夹渣。经X射线探伤检测，发现大部分被检位置不过关，需要返修。这样，既浪费了人力、物力，有浪费了资源，而且对压力容器的产品质量也带来了一定的影响。又如奥氏体不锈钢的焊接，奥氏体不锈钢如果在450-850℃温度区间即敏化温度时间内长时间停留的话，易造成沿晶界贫铬现象，，失去对酸和碱的耐腐蚀性能，即容易发生晶间腐蚀。奥氏体不锈钢的焊接工艺在制定时都比较严格：一方面严格控制焊接时的线能量，采取快焊快冷的方法进行施焊，尽量减少在敏化温度的停留时间;另一方面控制焊道间的施焊温度，即前一焊道温度下降到一定值后，再进行后一道的焊接。国际上，通常把这一温度规定为150℃，我国把这一温度规定为60℃，更加严格，目的都是为了降低焊缝、热影响区及母材在敏化温度的停留时间。在实际工作当中，就有个别焊接人员不严格按照焊接工艺的规定进行焊接，为了赶时间，不等前一道温度降下来就进行第二道焊接，造成焊接接头在敏化温度时间内长时间停留，给以后的晶间腐蚀创造了条件。某企业为用户制造的异构化釜产品就是这样的例子，产品使用不到半年时间，焊接接头就出现了严重的晶间腐蚀现象，产品只好报废。

施焊记录是焊接人员在完成焊接时应及时作出的、反映当时焊接实际状况的原始记录。它应该是及时的、准确的，能够真实地记载当时焊接人员所用的焊材、焊接方法、焊接参数以及焊接时间、焊接人员，具有可追溯性。但就有个别焊接人员任务完成后不认真填写记录。焊接时，不认真执行工艺，记录时照搬照抄工艺规程，有的干脆名字也不签，或者让他人代签，这样就失去了记录的真实性，给以后的焊接质量查证工作带来了麻烦。

所以，焊接时认真執行焊接工艺规程，焊接后真实地填写施焊记录是压力容器焊接质量的重要保证。

2. 无损检测控制环节对压力容器产品质量的影响

无损检测环节是保证压力容器产品质量不可或缺的一项重要工作，原材料是否合格、焊接质量是否符合要求的规定，都离不开无损检测工作的验证。按照国家质检总局的规定，承压类特种设备的无损检测统一执行NB/T47013-2015《承压设备无损检测》标准的规定。

无损检测工作在压力容器的产品制造中通常包括对压力容器原材料的检测和对焊接质量的检测. 原材料的无损检测主要检测进厂原材料如板材、管材、锻件以及紧固件是否符合技术规范、标准及设计文件的要求;焊接质量的无损检测主要检测产品在制造过程中的焊接质量、焊接工艺评定时的焊接质量是否符合技术规范、标准及设计文件要求。

在无损检测控制环节中，应该注意的基本问题主要表现在以下两个方面：1.检测人员素质较低以及弄虚作假问题.2.检测灵敏度低的问题。

《承压类特种设备检测人员考核规则》将无损检测人员的技术等级划分为3个等级，分别为I级人员、II级人员和III级人员，各级人员有着不同的岗位职责，工作时必须持证上岗.

一些压力容器制造单位尤其是个体制造单位，由于人员流动性大，岗位更替频繁，造成检测人员数量的不稳定性。一些单位在生产任务重时 往往会聘用一些临时的工作人员，这些人员由于没有经过专业技术培训和考核，不熟悉这方面的专业知识，工作盲目，客观上影响了无损检测的工作质量。还有一些持证人员平时不严格要求自己，责任意识差，操作时不严格执行检测工艺，甚至弄虚作假，这样的现象在很多地方都出现过。比如：压力容器射线检测的比例有两种，即全部检测和局部检测。技术规范和标准都对局部检测有着明确的规定，返修部位在返修合格后，应该沿缺陷延伸方向增加无损检测比例，如果增加后的检测部位仍然有超标准缺陷，则应该对本条焊缝进行全部检测。一些检测人员为了圖省事或其他方面的原因，不按照检测工艺的规定进行操作，自作主张将返修部位按复拍位置处理，即返修后该部位重新检测时，标记仍然是初始标记，对外表现出没有返修过的假象。这样，返修焊工和检测人员是省事了，不用再扩大检测范围了，但是，却给制造的产品埋下了质量隐患。又比如：NB/T47013.2-2015标准明确规定，射线检测时，底片的黑度范围是2.3-4.0，工作中就有个别检测人员为满足这一规定、应付以后的审查，竟然将曝光不足的胶片放在可见光下进行二次曝光。这样，胶片冲洗后黑度是上去了，但本应该能够被发现的缺陷却没有了，这样的弄虚作假行为就给制造产品带来了质量隐患。

检测灵敏度是无损检测工作的核心内容。它体现了无损检测能够发现微小缺陷的能力.无论是射线检测、超声波检测还是磁粉检测、渗透检测，它们都有各自的灵敏度指标.只有达到了标准规定的灵敏度，才能算是合格的无损检测。在检测工作中，会经常发现一些操作人员不严格按照检测工艺进行操作，致使灵敏度下降，很多超标缺陷不能被发现，导致压力容器产品质量得不到保证的情况。例如：《固定式压力容器安全技术监察规程》及GB150-2011标准都规定，用于制作液化石油气储罐的钢板在下料前应逐张进行超声波检测，检测时的灵敏度应不低于φ5平底孔当量，部分操作人员检测时擅自降低检测灵敏度，致使钢板中的偏析夹层缺陷未能检测出来，产品在使用过程中，受湿H2S的作用，钢板从偏析处分开，形成鼓包，产品最终不能继续使用而报废。

又如： NB/T47013.2-2015标准规定：当采用AB 级射线检测时，射线源至工件表面的距离L≥10df2/3，目的是要限制检测时的几何不清晰度，保证检测灵敏度。实际工作中，经常有部分人员不按规定执行，为了缩短曝光时间，私自降低L值，导致几何不清晰度大、灵敏度低，缺陷不能被发现，在对底片进行评定时，上面什么缺陷也看不出来，往往让评定人员判断为焊接质量合格。但是，检验单位在定期检验中却发现在该位置存在裂纹缺陷，而且排除了环境、外力以及介质等致裂因素，确定缺陷属于热裂纹，是在制造中产生的，产品在出厂前，缺陷就没有被检测机构发现。这种情况充分说明，检测人员没有严格执行工艺，检测灵敏度低，才导致这一情况的发生。

再如;对纵环焊缝射线检测时，标准对透照厚度比都有明确的规定，目的是要保证横向缺陷的检测灵敏度，从而有效地检测出横向裂纹。个别检测人员违反标准及工艺的规定，把一次透照一张纵焊缝底片改成一次同时透照多张纵焊缝底片，有的甚至将相邻的胶片搭接起来透照，完全不顾标准及工艺对透照厚度比的硬性规定，结果导致很多横向裂纹没有被检测出来，严重影响了压力容器的产品质量。

所以，制造单位在无损检测工作的控制和管理中，要不断提高检测人员的技术素质和责任意识，坚决杜绝弄虚作假行为，同时要求检测人员严格执行规范标准及工艺的规定，只有这样，才能确保无损检测工作的质量，最终保证压力容器产品的质量。

结束语

压力容器制造是一项系统工程，它离不开设计、工艺、材料、机加工、组对、焊接、计量理化和检验检测、包装等每一个环节，各环节相互联系、又相互制约，共同构成了压力容器产品的制造体系。焊接和无损检测工作做为其中的两个主要生产制造环节，对保证压力容器产品质量起着非常重要的作用。我们应该清醒地知道在这两个主要制造环节中容易出现哪些问题，怎样去尽力克服。从源头上做起，建立健全完善的管理制度和质量保证体系，防范可能出现的各种问题，确保压力容器产品的制造质量。

参考文献

[1] TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》      新华出版社

[2] TSG R0005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》   新华出版社

[3] GB150-2011《压力容器》中国标准出版社

[4] NB/T47013-2015《承压设备无损检测》新华出版社

[5] TSG Z8001-2013《特种设备无损检测人员考核规则》   新华出版社