压力容器无损检测-球罐检测工艺

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1、承压设备无损检测--球形储罐的无损检测技术摘要：球形储罐是储存各种气体和液化气体的常用压力容器之一，在石油、化工、冶金和城市燃气供应等方面得到广泛使用。综述了球形储罐在制造、安装和使用过程中不同阶段可能出现的缺陷和分别采用的各种无损检测方法，包括射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测、电磁涡流检测、声发射检测和磁记忆检测等技术。分别介绍了这些无损检测方法的特点。压力容器按几何形状分类，有球形容器、圆筒形容器、锥形容器和组合形容器等四大类。与其它形状的压力容器相比，球形容器由于其几何形状的中心对称性，因此受力最均匀，在相同的壁厚条件下，球形容器的承载能力最高，反之，在同样的内压条件下，球形容器所

2、需要的壁厚最薄；在相同的容积条件下，球形容器的表面积最小；此，在储存相同压力和体积物料的条件下，采用球形容器最节约钢材，而且占地面积最小。　　鉴于球形容器的上述特点，目前国内外主要采用球形储罐来储存各种气体和液化气体，在石油、化工、冶金和城市燃气供应等方面得到广泛使用。最常见的为石化厂的石油液化气和液态乙烯等烯烃球罐，城市供气的大型天然气和煤气球罐，化肥厂的液球罐，炼钢厂的氧气、氮气和氩气球罐等；最常用公称容积为50，120，200，400，1000，2000，5000，8000和10000m3等；国内常用的材料为20R，16MnR，15MnVR和15MnVNR钢，也有许多从日本进口球罐采用的

3、材料为SPV36，壁厚一般在20～50mm，30mm左右的最多。根据2003年的统计，我国拥有容积≥50m3的球罐5800多台。　　球形容器的结构由球壳和支座两部分组成，球壳由许多块球瓣组焊而成，球瓣的拼接方式一般有足球式分瓣和橙皮式分瓣两种。国内建造的球形储罐大部分为橙皮式分瓣，通常将球面比照地球分为五部分，即赤道带、南温带、北温带、南极板(即底版)和北极板(即顶板)。支座的形式主要有支柱和裙座两类，一般小型球形容器采用裙座式，＞50m3的球罐采用赤道正切支柱式。由于球形储罐的几何尺很大，再加上运输的限制，其制造过程为先在压力容器制造厂压好球瓣，预焊好支柱，然后运输到现场进行总体组装，因此采

4、用的无损检测方法必须适于现场操作。球形储罐在使用过程中，内部易受介质的影响，外部易受大气环境的影响，某些情况下可产生应力腐蚀开裂；球罐支柱的角焊缝是应力集中最大的部位，也是在用检验的重点。本文根据球形储罐制造、安装和使用的特点，综述了在不同阶段采用的无损检测技术的特点。1球形储罐制造过程中采用的无损检测技术　　球形储罐在工厂的制造工艺过程包括球壳钢板的切割及压制成型，人孔、接管和支柱的焊接等；在工厂制造过程中对无损检测的要求为球壳钢板的超声检测，球壳板坡口的磁粉或渗透检测，人孔、接管和支柱焊缝的磁粉或渗透检测；检测标准为JB/T4730-2005《承压设备无损检测》。　　对球壳用钢板进行超声检

5、测的主要目的是发现板材在冶炼和轧制过程中产生的白点、裂纹和分层等缺陷。并非所有球壳用钢板都需超声检测，GB12337-1998《钢制球形储罐》规定，凡符合一定条件的球壳用钢板，必需逐张进行超声检测，即①厚度≥30mm的20R和16MnR钢板。②厚度≥25mm的15MnVR和15MnVNR钢板。③厚度≥20mm的16MnDR和09Mn2VDR钢板。④调质状态供货的钢板。⑤上下极板和与支柱连接的赤道板。   钢板超声检测选用纵波直探头，6～20mm厚的钢板需选用晶片面积≮150mm2的5MHz双晶直探头，检测用试块为台阶标准试块；20～250mm厚的钢板需选用的直径为Ф14～25mm的圆晶片，或面

6、积≮200mm2的方晶片2．5MHz单晶直探头，检测用试块为φ5mm平底孔标准试块。钢板的超声检测按JB4730的规定，热轧、正火状态供货的钢板质量等级应不低于Ⅲ级，调质状态供货的钢板质量等级应不低于Ⅱ级。　　钢板在切割好后，球壳板周边＜100mm内应进行100％超声检测，检测工艺与上述要求相同。对于标准抗拉强度下限值σb>540MPa的钢材，气割坡口表面应进行磁粉或渗透检测。另外，还要对人孔、接管和支柱焊缝的表面进行磁粉或渗透检测。2球形储罐安装过程中采用的无损检测技术　　球形储罐在现场的组装方法主要有散装法和球带组装法等。散装法是在安装基础上安妥支柱，然后将单块或多块组焊好的球瓣进行吊装；

7、球带组装法是先将球瓣在平台上按不同的球带分别组装，并完成纵缝的焊接，然后再将球带组装成整球，焊接环缝。与压力容器制造车间相比，球罐的现场组装采用手工焊，环境条件较差，且焊缝为全位置焊接，容易出现错边、气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等焊接缺陷，因此采用无损检测对焊接质量的控制十分重要。通常对焊缝内部的缺陷采用射线或超声检测方法，对焊缝的表面缺陷采用磁粉或渗透检测方法。   2.1射线与超声检测