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457000)

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

球罐為大容量、承壓的球形儲存容器，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金等部門，它可以用來作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮及其他介質(zhì)的儲存容器。也可作為壓縮氣體(空氣、氧氣、氮氣、城市煤氣) 的儲罐。
球形罐與立式圓筒形儲罐相比，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。球形儲罐在現(xiàn)場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，對于施工球罐的檢測包括兩部分：對于預(yù)制的球殼板進(jìn)行檢測和對焊接完的焊縫進(jìn)行檢測。

1 球形儲罐制造過程中采用的無損檢測技術(shù)

球形儲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，對無損檢測的要求為球殼鋼板的超聲檢測，球殼板坡口的磁粉或滲透檢測，人孔、接管和支柱焊縫的磁粉或滲透檢測；檢測標(biāo)準(zhǔn)為JB4730- 1994《壓力容器無損檢測》。對球殼用鋼板進(jìn)行超聲檢測的主要目的是發(fā)現(xiàn)板材在冶煉和軋制過程中產(chǎn)生的白點、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。對于標(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。另外，還要對人孔、接管和支柱焊縫的表面進(jìn)行磁粉或滲透檢測。

2 球形儲罐制造過程中采用的無損檢測技術(shù)

2.1 射線與超聲檢測

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接接頭，應(yīng)按圖樣規(guī)定的檢測方法，進(jìn)行的射線或超聲檢測，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)行檢測的球罐。檢測標(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。對檢測的對接接頭，檢測結(jié)果不低于Ⅱ級為合格；對局部檢測的對接接頭，檢測結(jié)果不低于Ⅲ級為合格。對于超聲檢測的對接接頭，I 級為合格；局部檢測的對接接頭，不低于Ⅱ級為合格。射線檢測使用的探傷設(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源檢測厚度范圍為10mm~40mm，1921rγ，源檢測厚度范圍為20mm~100mm，60Coγ源梭測厚度范圍為40mm~200mm。
由于球形儲罐結(jié)構(gòu)的特點，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，效率很高。超聲檢測方法適用于母材厚>8mm，全焊透熔化焊對接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測。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)對整個焊接接頭進(jìn)行檢測。當(dāng)母材厚度>46mm 時，采用雙面雙側(cè)的直射波檢測。對于要求比較高的焊縫，根據(jù)實際需要也可將焊縫余高磨平，直接在焊縫上進(jìn)行檢測。檢測區(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 磁粉檢測與滲透檢測

由于球形儲罐在現(xiàn)場露天安裝焊接，工作條件較差，易出現(xiàn)表面裂紋，因此對重要部位的焊縫，其表面應(yīng)進(jìn)行磁粉滲透檢測。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，即
1) 嵌入式接管與球殼連接的對接接頭表面。
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)行射線或超聲檢測的球罐上公稱直徑<φ250mm 的接管與長頸法蘭、接管與接管對接接頭表面。磁粉或滲透檢測前應(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。檢測標(biāo)準(zhǔn)按JB4730 進(jìn)行，檢測結(jié)果Ⅰ級合格。

2.3 耐壓試驗的聲發(fā)射檢測

球形儲罐在制造完成后，Z終都要以水或空氣為介質(zhì)進(jìn)行耐壓試驗，以考核和確認(rèn)其安全質(zhì)量。對一些特殊要求的球形儲罐，在水壓試驗時還需同時進(jìn)行聲發(fā)射檢測，以檢測球形儲罐在耐壓試驗過程中可能出現(xiàn)的缺陷開裂、裂紋萌生與擴(kuò)展，并對耐壓試驗過程中球罐的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行評價。聲發(fā)射檢測一般采用多通道聲發(fā)射儀，探頭陣列采用三角時差定位的方式對球形儲罐進(jìn)行整體實時監(jiān)測，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 個通道，1000m3球罐需采用26 個通道。http:///

由于新安裝球罐的水壓試驗*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)射信號很豐富，聲發(fā)射定位源會較均勻地分散在球殼的各個部位，但在人孔、支柱角焊縫、錯邊、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)無損檢測方法進(jìn)行復(fù)驗。
無損檢測技術(shù)在球罐的制作和安裝過程中，對保證其質(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損檢測用到的電磁渦流檢測和磁記憶檢測等新技術(shù)在在線檢測方面已開始得到應(yīng)用?？梢灶A(yù)計，隨著新的無損檢測技術(shù)的發(fā)展，必將有一些檢測速度更快、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中得到應(yīng)用。