烟台科立化工设备有限公司 山东烟台 264003
摘要：压力容器的无损检测技术在我国已经应用了一段时间，在应用的过程中出现了一些问题，为了更好的保障产品的质量,我们要通过无损检测技术提高焊接质量。
关键词：压力容器；焊接；无损检测；应用
1.前言
随着现代工业领域的快速发展，压力容器也运用到各个工业生产中，与人们的生产生活密切相关，压力容器一般是具有承压的特种设备，具有一定的爆炸危险性，一般都承受着高温高压、腐蚀性、易燃等介质，一旦发生泄露或者爆炸会产生一系列的危险，造成社会的不稳定，直接对社会生产、经济稳定及人民生活等产生影响，因此压力容器的安全使用十分重要。
2.无损检测方法
无损检测是指在不破坏试样的前提下，通过物理的方法或者通过化学的方法，凭借先进的检测技术，对压力容器等的结构、内部和表面的试样性能、状态进行检测和试验的方法。较为常用的检测方法有射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测、激光全息无损检测和声发射检测等无损检测技术和新型检测技术。
2.1射线检测
射线探伤技术常用在检测压力容器是否有存在的气孔、密孔、夹渣、熔接和焊缝未熔透等缺陷的可能，对于人体不便进入进行检测及不能用超声波检测的单层、多层、球型压力容器也可使用此方法，但不适用于锻件、管材、棒材的检测，也不适用于锻件、管材、棒材的检测。射线探伤可以获得存在的缺陷的视觉图像，它对缺陷的长度和宽度的测量更为精确，其结果也更为直观且益于长期保存。该方法对体积缺陷(气孔和夹渣)检测率高，但体积缺陷在摄影角度不佳时易泄漏。另外，该方法不适用于较厚的工件，具有检测成本高，速度慢，对人体有害，需要特殊保护的不足之处。
2.2超声波检测
超声检测是通过利用超声波在介质中传播过程中会产生衰减的特性来检测压力容器中的缺陷。这种检测方法可用于检测压力容器焊缝中的缺陷，检测其内表面的裂纹，也可用于检测高压螺栓中可能出现的裂纹。这种方法具有检测灵敏度较高、穿透力强、检测效率高、成本低等优点。与此同时，这种检测仪的体积小巧，便于携带和手持操作，且对人无害。但这种方法检测出的结果对缺陷的定性和定量表征的体现是不准确的。
2.3磁粉检测
磁粉探伤是基于磁场与磁粉相互作用的无损检测方法。在铁磁材料为原材料的压为容器的检验、制造和安装的过程中，可以采用这种检测方式来进行质量控制，通过质量检验和缺陷修复来监测生产过程，发现钢铁类、磁性材料表面和近表面可能存在的裂纹、折叠、切割等缺陷，确保产品质量合格。磁粉探伤的灵敏度高、速度快、成本低，但是只适用于磁性材料，而且其检测结果有时会受压力容器或其他工件的形状和尺寸影响。
2.4渗透检测
渗透检测源于毛细管现象，这种方法是将渗透液渗入压力容器表面，用显像剂查看清理后工件表面是否存在开放缺陷的方法。常用于除多孔疏松的材料外如钢、有色金属、塑料等材料的压力容器的表面开口缺陷。这种检测方法操作容易，显示缺陷方式直观，缺陷检测灵敏度高，可接受的材料范围宽，因此，每次检测缺陷的显示面宽，适于用在对复杂形状零件进行全面检测。然而，它只可用来检测材料表面的开口缺陷，不适合检测多孔材料，同时这种方法也会污染工件和工作环境。
2.5声发射检测
声发射检测是通过检测压力容器使用的材料在受力时产生的应力波来确定容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。压力容器在高温和高压条件下由于材料的疲劳和腐蚀而开裂。在裂纹形成、扩展和开裂过程中，发射出不同尺寸的声发射信号。根据声发射信号的大小，可以检测到裂纹，并确定裂纹扩展的程度。声发射信号是在外界条件下产生的，它们对缺陷的变化很敏感，检测灵敏度很高。它们可以以微米量级检测微裂纹的产生和传播的信息。另外，由于许多种类的材料均具有声发射的特性，因此，可以说声发射检测几乎不受材料种类的限制，可以用于长期监控缺陷，对缺陷进行超限报警。
3.焊接方法和焊接材料的选择
3.1焊接方法的选择
不锈钢复合板基材的焊接可采用手工电弧焊、埋弧自动焊,CO2气体保护焊及其组合方法。过渡层和复层的焊接通常采用手工电弧焊或手工氢弧焊，也可采用药芯焊丝气体保护焊或带极埋弧自动焊。
3.2焊接材料的选择
基层焊接材料按基材的化学成份和机械性能参照相应标准和技术条件选择，基层为相同强度等级的碳素钢、低合金钢相焊时，焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值。
复层焊材选择与复材的化学成份和机械性能接近的焊材，复层钢材选用焊接材料应保证焊缝金属的耐腐蚀性能，当有力学性能要求时，还应保证力学性能，奥氏体不锈钢的焊接材料应保证熔敷金属的主要合金元素的含量不低于复层材料标准规定的下限值。
4.不锈钢复合板过渡层的焊接工艺及焊接材料
焊接层的焊接工艺十分重要。焊接过渡层的目的是为了补偿由于稀释所引起的合金元素(如铬、镍等)的降低，使复层焊缝的合金成分保持应有的水平。过渡层焊接时，基层结构钢的局部熔化使不锈钢焊缝合金成分稀释。同时，还有铬、镍合金元素的烧损问题。这样就会降低不锈钢焊缝中的铬、镍元素含量，增加不锈钢焊缝的含碳量，从而使不锈钢焊缝中形成硬而脆的马氏体组织，降低焊接接头的塑性、韧性和耐腐蚀性。因此，在实际焊接过程中，为了补偿这些合金元素的损失，使过渡层的合金性能保持应有的水平，应该选用含铬、镍等合金元素量高和含碳量低的焊接材料，但也应考虑抗裂性，制焊缝的稀释率。这样才能在正常的焊接参数下，得到双相组织的焊缝，避免产生大量马氏体组织和焊接冷裂纹。在不锈钢复合板过渡层焊接中，不仅存在着合金元素的稀释和烧损现象，还有组织和性质上的变化。因此，为了保证过渡区的安全性，采用奥307、奥312型焊条是比较恰当的。奥氏体不锈钢较一般结构钢易产生焊接热裂纹，焊缝的金相组织、化学成分和焊接应力是导致焊接接头产生热裂纹的主要原因。奥氏体稳定性好，对硫、磷等杂质敏感，且与一些极限溶解度小的元素(如铝、硅、钛、铌等)易形成低熔点共晶体，使金属的实际凝固点温度下降，从而増大结晶温度区间。奥氏体导热率低、线膨胀系数大，在焊接过程中易形成较大的焊接拉应力。单相奥氏体焊缝易形成方向性强的粗大柱状组织，有利于上述杂质和元素的偏析，从而形成连续的晶间液态夹层。
5.焊接件物理性能无损检验与分析
在压力容器制造中，焊接是最主要的加工工序，焊接质量的好坏关系到整台设备投入使用后的性能、寿命。无损检测是压力容器制造中重要的一环，是控制焊接质量的有效手段，其检测方法和时机的选择也很关键。
将不锈钢复合板压力容器焊接完成件做成物理性能检验试样。试样几何尺寸为24×24×300，在120°和1300N•m的试验条件下扭转至540°，不出现覆层与基层相剥离现象。具体的机械性能试验结果如表1所示，该结果表明试样性能良好。
表1焊接接头机械性能
6.结束语
压力容器的无损检测已经得到了广泛应用，它的优势和作用对于压力容器的生产有着积极的作用，在压力容器的检测中，就必须正确的使用无损检测技术，这样才能保证压力容器在运行中的安全系数。
参考文献
[1]孙德平.几种压力容器在役监控技术及应用[J].工业安全与防尘,2016（15）：30
[2]魏锋,寿比南.压力容器检验及无损检测[M].北京:化学工业出版社,2016
论文作者:左晓燕
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/25
标签：压力容器论文; 缺陷论文; 材料论文; 裂纹论文; 合金论文; 不锈钢论文; 奥氏体论文; 《基层建设》2018年第8期论文;