韓金峰(中原石油勘探局工程建設(shè)總公司西部工程處， 河南濮陽(yáng)457000)

[摘要] 敘述了球型儲(chǔ)罐在制作和安裝過程中所采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。在制作過程中，對(duì)無(wú)損檢測(cè)的要求為球殼鋼板的超聲檢測(cè)，人孔、接管和支柱焊縫的磁粉或滲透檢測(cè)；在安裝過程中，對(duì)焊縫內(nèi)部的缺陷常用射線或超聲的檢測(cè)方法，對(duì)焊縫的表面缺陷采用磁粉或滲透檢測(cè)方法。在耐壓試驗(yàn)中同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)。
[關(guān)鍵詞] 壓力容器；球形儲(chǔ)罐；無(wú)損檢測(cè)

球罐為大容量、承壓的球形儲(chǔ)存容器，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金等部門，它可以用來(lái)作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮及其他介質(zhì)的儲(chǔ)存容器。也可作為壓縮氣體(空氣、氧氣、氮?dú)?、城市煤? 的儲(chǔ)罐。
球形罐與立式圓筒形儲(chǔ)罐相比，在相同容積和相同壓力下，球罐的表面積Z小，故所需鋼材面積少；在相同直徑情況下，球罐壁內(nèi)應(yīng)力Z小，而且均勻，其承載能力比圓筒形容器大1 倍，故球罐的板厚只需相應(yīng)圓筒形容器壁板厚度的一半。
由上述特點(diǎn)可知，采用球罐，可大幅度減少鋼材的消耗，一般可節(jié)省鋼材30%～45%；此外，球罐占地面積較小，基礎(chǔ)工程量小，可節(jié)省土地面積。球形儲(chǔ)罐在現(xiàn)場(chǎng)的組裝方法主要有散裝法和球帶組裝法等。散裝法是在安裝基礎(chǔ)上安妥支柱，然后將單塊或多塊組焊好的球瓣進(jìn)行吊裝；球帶組裝法是先將球瓣在平臺(tái)上按不同的球帶分別組裝，并完成縱縫的焊接，然后再將球帶組裝成整球，焊接環(huán)縫。為了保證球罐質(zhì)量，對(duì)于施工球罐的檢測(cè)包括兩部分：對(duì)于預(yù)制的球殼板進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)焊接完的焊縫進(jìn)行檢測(cè)。

1 球形儲(chǔ)罐制造過程中采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

球形儲(chǔ)罐在工廠制造工藝過程包括球殼板的切割及壓制成型，人孔、接管和支柱的焊接等，在制作過程中，對(duì)無(wú)損檢測(cè)的要求為球殼鋼板的超聲檢測(cè)，球殼板坡口的磁粉或滲透檢測(cè)，人孔、接管和支柱焊縫的磁粉或滲透檢測(cè)；檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為JB4730- 1994《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》。對(duì)球殼用鋼板進(jìn)行超聲檢測(cè)的主要目的是發(fā)現(xiàn)板材在冶煉和軋制過程中產(chǎn)生的白點(diǎn)、裂紋和分層等缺陷。鋼板在切割好后，球殼板周邊<100mm 內(nèi)應(yīng)進(jìn)行超聲檢測(cè)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值σb>540Mpa的鋼材，氣割坡口表面應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)。另外，還要對(duì)人孔、接管和支柱焊縫的表面進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)。

2 球形儲(chǔ)罐制造過程中采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

2.1 射線與超聲檢測(cè)

GBl2337 標(biāo)準(zhǔn)第8.6.4.1 規(guī)定，凡符合下列條件之一的球殼對(duì)接接頭，應(yīng)按圖樣規(guī)定的檢測(cè)方法，進(jìn)行的射線或超聲檢測(cè)，即
1)厚度δs>30mm 的碳素鋼和16MnR 鋼制球罐。
2) 厚度δs>25mm 的15MnVR和15MnVNR鋼制球罐。
3) 材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值σb>540MPa的鋼制球罐。
4) 進(jìn)行氣壓試驗(yàn)的球罐。
5) 圖樣注明盛裝易燃和毒性為極度危害或高度危害物料的球罐。
6) 圖樣規(guī)定須進(jìn)行檢測(cè)的球罐。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按JB4730 進(jìn)行，射線照相的質(zhì)量要求應(yīng)不低于AB級(jí)。對(duì)檢測(cè)的對(duì)接接頭，檢測(cè)結(jié)果不低于Ⅱ級(jí)為合格；對(duì)局部檢測(cè)的對(duì)接接頭，檢測(cè)結(jié)果不低于Ⅲ級(jí)為合格。對(duì)于超聲檢測(cè)的對(duì)接接頭，I 級(jí)為合格；局部檢測(cè)的對(duì)接接頭，不低于Ⅱ級(jí)為合格。射線檢測(cè)使用的探傷設(shè)備包括X射線探傷機(jī)和γ射線探傷機(jī)，一般X射線探傷機(jī)適用于厚度<50mm 的鋼板，75Seγ源檢測(cè)厚度范圍為10mm~40mm，1921rγ，源檢測(cè)厚度范圍為20mm~100mm，60Coγ源梭測(cè)厚度范圍為40mm~200mm。
由于球形儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，射線探傷特別適合采用γ源，將γ源放在球罐的中心，一次透照即可完成所有焊縫的檢測(cè)，效率很高。超聲檢測(cè)方法適用于母材厚>8mm，全焊透熔化焊對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。采用的儀器為A 型脈沖反射式超聲波探傷儀，儀器的工作頻率范圍為1MHz~5MHz。采用的探頭一般為2MHz~5MHz 頻率的K值探頭，利用一次反射法在焊縫的單面雙側(cè)對(duì)整個(gè)焊接接頭進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)母材厚度>46mm 時(shí)，采用雙面雙側(cè)的直射波檢測(cè)。對(duì)于要求比較高的焊縫，根據(jù)實(shí)際需要也可將焊縫余高磨平，直接在焊縫上進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)區(qū)域的寬度是焊縫本身加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度30%的一段區(qū)域，而且Z小為10mm。

2.2 磁粉檢測(cè)與滲透檢測(cè)

由于球形儲(chǔ)罐在現(xiàn)場(chǎng)露天安裝焊接，工作條件較差，易出現(xiàn)表面裂紋，因此對(duì)重要部位的焊縫，其表面應(yīng)進(jìn)行磁粉滲透檢測(cè)。GBl2337規(guī)定，符合下列條件的部位應(yīng)按圖樣規(guī)定的方法，進(jìn)行表面檢測(cè)，即
1) 嵌入式接管與球殼連接的對(duì)接接頭表面。
2) 焊補(bǔ)處的表面。
3) 工卡具拆除處的焊跡表面和缺陷修磨處的表面。
4) 支柱與球殼連接處的角焊縫表面。http://

5) 凡進(jìn)行射線或超聲檢測(cè)的球罐上公稱直徑<φ250mm 的接管與長(zhǎng)頸法蘭、接管與接管對(duì)接接頭表面。磁粉或滲透檢測(cè)前應(yīng)打磨受檢表面至露出金屬光澤，并應(yīng)使焊縫與母材平滑過渡。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按JB4730 進(jìn)行，檢測(cè)結(jié)果Ⅰ級(jí)合格。

2.3 耐壓試驗(yàn)的聲發(fā)射檢測(cè)

球形儲(chǔ)罐在制造完成后，Z終都要以水或空氣為介質(zhì)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，以考核和確認(rèn)其安全質(zhì)量。對(duì)一些特殊要求的球形儲(chǔ)罐，在水壓試驗(yàn)時(shí)還需同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)，以檢測(cè)球形儲(chǔ)罐在耐壓試驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷開裂、裂紋萌生與擴(kuò)展，并對(duì)耐壓試驗(yàn)過程中球罐的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)。聲發(fā)射檢測(cè)一般采用多通道聲發(fā)射儀，探頭陣列采用三角時(shí)差定位的方式對(duì)球形儲(chǔ)罐進(jìn)行整體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，聲發(fā)射探頭之間的間距一般為3m~5m。比如，Z常見的400m3 球罐需采用18 個(gè)通道，1000m3球罐需采用26 個(gè)通道。http:///

由于新安裝球罐的水壓試驗(yàn)*次加載，球殼焊接和組裝產(chǎn)生的殘余應(yīng)力得到逐步釋放，聲發(fā)射信號(hào)很豐富，聲發(fā)射定位源會(huì)較均勻地分散在球殼的各個(gè)部位，但在人孔、支柱角焊縫、錯(cuò)邊、熱處理不均勻和有缺陷開裂的部位等由于應(yīng)力集中較大，易出現(xiàn)聲發(fā)射定位源集團(tuán)。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)可以確定活性缺陷的具體位置，但要確定聲發(fā)射源內(nèi)具體存在什么性質(zhì)的缺陷，目前還需要采用常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。
無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在球罐的制作和安裝過程中，對(duì)保證其質(zhì)量和安全運(yùn)行扮演極其重要的角色。另外，在球罐的使用中的無(wú)損檢測(cè)用到的電磁渦流檢測(cè)和磁記憶檢測(cè)等新技術(shù)在在線檢測(cè)方面已開始得到應(yīng)用。可以預(yù)計(jì)，隨著新的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，必將有一些檢測(cè)速度更快、靈敏度和可靠性更高、缺陷顯示更直觀的新方法在球罐的檢測(cè)中得到應(yīng)用。