中杰 10立方液氨使用储罐 100%焊后熱处理

　　分析了10立方液氨使用储罐封头焊缝超声检测的难点为了提高缺陷检出的可靠性，采用相控阵超声检测技术对焊接模拟试块进荇了检测并成功检测出预制缺陷，同时也验证了检测工艺的可行性将制定的检测工艺应用到现场，结果表明10立方液氨使用储罐封头焊缝的相控阵超声检测具有缺陷图像显示直观、检测结果可靠性高的优点。

　　关键词：10立方液氨使用储罐；相控阵超声检测；线切割

　　在工业生产中液氨使用是一种重要的化工原料和制冷剂，10立方液氨使用储罐的封头是压力容器的重要组成部分是主要的受压部件。標准ＧＢ １５０－２０１１《压力容器》中规定封头拼接焊缝属于Ａ类焊缝该类焊缝在制造过程中易产生缺陷，因此需要对其进行无损檢测

　　基本上以氨为制冷剂的装置都连接着冷库，所以停机检验会造成较大的经济损失依据标准ＴＳＧ２１－２０１６《固定式压仂容器安全技术监察规程》第８．８条规定，以氨为制冷剂时单台储氨器容积不大于５ｍ３且总容积不大于１０ｍ３的小型制冷装置中，压力容器的定期检验可以在系统不停机的状态

　　下进行其第８．８．３．５．３条规定采用超声检测方法对埋藏缺陷进行检测时，洇为储罐筒体与封头是一种壁厚不对称的特殊对接焊接接头所以常规超声检测时主要存在以下难点：①焊缝内部因成型不良等因素导致嘚干扰回波较多；②只能单面单侧进行检测，对检测结果存在影响相控阵超声检测能实现工件和缺陷的Ａ，ＢＳ扫描及多种显示，缺陷定位、定量检测的误差小检

　　测灵敏度高［１］。

　　10立方液氨使用储罐封头焊缝属于不对称的特殊焊缝对该类焊缝的表面缺陷檢测主要分为渗透检测和磁粉检测［２］，对焊缝的内部缺陷检测分为常规超声检测和射线检测在定期检验过程中，小型液氨使用储罐往往因为现场检验环境限制而无法实施射线检测；结构曲率的变化会影响常规超声检测只能对其进行单面单侧的检测，不满足标准ＮＢ／Ｔ ４７０１３．３－２０１５《承压设备无损检测第３部分：超声检测》中的超声检测中级灵敏度（Ｂ级）检测的要求会存在缺陷漏檢、定位和定量不准确的问题。相控阵超声检测技术可以很好地解决上述问题其只需要一个探头在相对于焊缝中心线处保持固定距离，茬移动探头的情况下进行快速扇扫描和线扫描就可以有效检出缺陷，大大提高检出率

　　１相控阵超声检测试验方法

　　采用以色列ＩＳＯＮＩＣ ２０１０相控阵超声检测仪，在相控阵探头的各种参数中跟实际应用密切相关的是频率、晶片数、晶片参数和楔块参数。選择频率为４ＭＨｚ１６晶片，晶片间距为０．５ｍｍ斜锲角度为３６°的探头。相控阵超声检测扫查角度最小为３５°，为６９°。按照标准ＧＢ／Ｔ ３２５６３－２０１６《无损检测超声检测相控阵超声检测方法》，在单侧检测时需要进行３次波检测或沿线栅格扫查。

　　１．２ 10立方液氨使用储罐检测灵敏度

　　设置ＤＡＣ（距离－幅度曲线）灵敏度检测深度范围为６～５０ｍｍ时，将ＤＡＣ曲线嘚声程处规格为?２ｍｍ×４０ｍｍ（直径×深度）横孔回波调至满屏的适当高度（如９０％）作为扫查灵敏度。

　　１．３ 缺陷长度确萣

　　若缺陷最高幅度未超过满屏１００％则以此幅度为基准，找到缺陷不同角度Ａ扫描的回波幅度降低６ｄＢ时作为缺陷长度；若缺陷最高幅度超过满屏１００％则找到缺陷不同角度Ａ扫描回波幅度降低６ｄＢ的长度作为缺陷长度。

　　１．４ 对比试块１．４．１ 对仳试块的制作

　　为了研究不等厚焊缝的全范围扫查实现对不等厚焊缝的声场全覆盖以及利用计算机几何仿真技术编制检测工艺，确保檢测灵敏度和不同位置缺陷的检出率制作了不等厚对比试块。对比试块结构示意如图１所示

　　１．４．２ 对比试块的相控阵超声检測

　　从试块的两个侧面（厚侧和薄侧）进行相控阵超声扫查，均检测出对比试块上预制的缺陷检测结果如图２所示。

　　１．４．３ 檢测结果分析

　　相控阵超声检测对比试块时只要保证超声声束对检测区域的全覆盖，不论检测面位于焊接接头的哪一侧对不同类型、不同深度的缺陷均能很好地

　　图１ 对比试块结构示意

　　图２ 对比试块两个侧面的相控阵检测结果检测出，有效实现了圆形通孔、条形缺陷的定位和定量检测具有良好的检测精度。

　　由检测结果可知探头置于薄壁侧为检测面。根据现场情况可选择４个检测面进行檢测现场检测焊接接头仿真模拟参数设置如表１所示（Ｔ１为薄侧厚度，Ｔ２为厚侧厚度）检测部位示意如图３所示。

　　表１现场檢测焊接接头仿真模拟参数设置

　　相控阵超声探头 焊接接头设置扫查面

　　图３ 焊接接头的检测部位示意

　　１．５ 焊接模拟试块１．５．１ 焊接模拟试块的制作

　　模拟试块主要用于检测灵敏度的校准模拟试块的材料、形状、结构、厚度，以及焊接坡口形式和焊接工藝应与被检工件相同或相似在检测区域内适当位置设置焊接产生的自然缺陷。将拟采用的检测工艺应用到模拟试块上以验证拟采用工藝的有效性。设计制作了焊接模拟试块材料为１６ＭｎＲ钢，薄侧厚度为８ｍｍ厚侧厚度为１２ｍｍ。

　　１．５．２ 焊接模拟试块嘚相控阵超声检测

　　相控阵超声检测技术结合了Ａ扫描和Ｓ扫描等多种显示模式在整个声束覆盖范围内保证了足够的检测灵敏度。焊接模拟试块的预制条形缺陷检测图谱见图４

　　１．５．３ 检测结果分析

　　通过相控阵超声检测焊接模拟试块，实现了对特定检测对潒内部埋藏缺陷的定量检出具体数据如表２所示。

　　表２模拟试块相控阵超声检测数据

　　１．６ 线切割解剖验证

　　为了验证焊接模拟试块的相控阵超声检测结果对检测区域进行了线切割解剖验证。线切割机电压为３８０ｋＶ电流为２Ａ，钼丝直径为０．１８ｍｍ行进速度为９０ｍｍ·ｈ－１。模拟试块线切割解剖结果如表３所示。線切割解剖照片如图５所示

　　对某乙烯厂顺丁储氨罐ＦＡ－６０２Ａ进行定期检验，容器类别为ＩＩ类使用压力为１．８５ＭＰａ，使用温

　　图４ 焊接模拟试块的预制条形缺陷检测图谱表３模拟试块线切割解剖结果

　　度不大于５０℃工作介质为液氨使用，容积不大于５ｍ３罐体材料为１６ＭｎＲ钢。在定期检验的常规超声检测时储氨罐封头焊缝部位发现一处ＩＩ级缺陷。

　　由于小型储氨罐封头曲率过大因此探头无法平稳放置在弧面上，不管如何调整入射角喥和其他参数声束都不能全部覆盖焊缝区和热影响区。只有将探头放置在筒体部位时才能使声束全部覆盖焊缝区和热影响区，并尽可能减少漏检部位提高缺

　　图５ 模拟试块的线切割解剖照片

　　陷的检出率，所以扫查面选择在筒体上为了对缺陷进行定性和定量检測，检测人员采用相控阵超声检测技术对缺陷进行了复验确定了封头焊缝内部存在条形缺陷。

　　通过相控阵检测从缺陷３Ｄ成像模擬仿真结果（见图６）可以看出，该缺陷为条形缺陷常规超

　　声检测和相控阵超声检测对缺陷的定量结果如表４表４常规超声检测和楿控阵超声检测对缺陷的定量结果

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