摘要：压力容器在各种生产和仓储部门，是一种极其常见的储存设备。由于在使用过程中往往承受较大的压力，具有较大的危险性，因此在制造时都会经过严格的质量把控；但是细微的几何缺陷却在所难免，同时使用过程中的储存介质影响及外界条件作用，致使容器在使用过程中不断损伤，因此，在管理运营过程中，要定期对压力容器做好检测分析，以避免泄漏等危险事故的发生。
关键词：压力容器；缺陷；裂纹；测厚；检测
1压力容器检测概述
因为压力容器在工程实际中往往处于高压储存环境，因此在检测时往往采用无损检测的方法，对容器的几何缺陷进行检验，以减免对容器的再次伤损。
无损检测即采用外部介质对压力容器全面覆盖，并通过对应的分析方法将缺陷放大或者具体化，从而获悉压力容器的几何缺陷。根据覆盖介质的不同，压力容器的无损检测主要包括射线检测、超声检测、磁粉检测、声发射检测以及液体渗透检测等。
2压力容器缺陷
2.1新生缺陷
新生缺陷是指压力容器使用过程产生的缺陷。在用压力容器的新生缺陷包括：裂纹、腐蚀机械、损伤、变形和材质劣化。相对于新生缺陷，在用压力容器还存在设计、制造遗留的缺陷，称为先天性缺陷，包括结构不合理、选材不当、焊接工艺性缺陷（焊接裂纹、气孔、咬边等）、形状缺陷（错边、棱角等）、制造中产生的机械损伤。在用压力容器检验的重点是针对新生缺陷，并根据缺陷的严重程度，按照合于安全使用的原则，判断容器能否安全可靠地使用至下一个检验周期。
新生缺陷和先天性缺陷往往存在一定的因果关系及内在联系。如选材不当往往直接导致严重腐蚀和材质劣化；结构不合理、机械损伤、某些焊接工艺性缺陷和形状缺陷则是导致容器变形、裂纹产生的扩展一级疲劳失效的重要原因之一。因此，进行在用压力容器检验时应结合容器的设计、制造情况和实际使用工况，有目的地查找新生缺陷，避免漏检。
2.2裂纹
在用压力容器可能存在的2类裂纹。第1类是焊接裂纹，是制造中产生并遗留下来的，属先天性缺陷。第2类裂纹是使用中产生的裂纹。这类裂纹有应力腐蚀裂纹、疲劳裂纹、氢腐蚀裂纹、晶间腐蚀裂纹、焊接缺陷在使用过程中扩展产生的裂纹、局部应力过高产生的裂纹等。根据对裂纹形成和扩散因素的研究和检验实践的经验说明，使用中产生的裂纹绝大多数是表面裂纹（如应力腐蚀裂纹、晶间腐蚀裂纹等），但也有少量可能是深埋裂纹（如条状夹渣、未焊透等扩展产生的裂纹），使用中产生的裂纹是最危险的缺陷，为重点检验对象。使用中产生的裂纹，尤其是表面裂纹，常出现在容器的不连续部位，包括几何不连续部位、化学成份不连续部位和应力不连续部位，如错边、棱角度严重超标的部位、开孔（尤其是方孔）周围、壁厚突变部位、工卡具焊迹处和补焊部位及制造过程中多次返修部位等。在用压力容器检验中对不连续部位，尤其是与介质接触的内表面应作为重点检查部位，检验的主要对象是表面裂纹，检验方法采用宏观检验和表面探伤。对于实际工作应力水平较高的容器，若存在有严重超标的条状夹渣、未焊透、未熔合缺陷，则应注意这些缺陷尖端处是否存在使用过程中扩展产生的裂纹。这类裂纹属于深埋缺陷，应采用射线和超声波探伤进行综合评定，以便准确判断缺陷性质。检验实践说明，使用中产生的裂纹绝大多数是表面裂纹。因此，一般情况下可以将定期检验中发现的表面裂纹均作为新生缺陷处理。使用中产生的深埋裂纹如条状夹渣、未焊透等扩展产生的裂纹，往往出现在实际应力水平较高的容器上，且有表面裂纹同时存在。
2.3材质劣化
材质劣化是一种新生缺陷，包括石墨化、珠光体球化、增碳、脱碳、应力腐蚀、晶间腐蚀、氢损伤及脆化等。材质劣化的结果是使材料的力学性能恶化或严重恶化，甚至使材料失效。
针对材质劣化的有效检验方法是金相检验，而现场检验则以复膜金相最合适，可直接在容器受压元件表面进行复膜并进行金相分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如某压力容器，壳体材料采用20 g，已运行105h以上，定期检验时在壳体金属内表面进行金相复膜，发现已有表面脱碳，为了确定壳体金属在壁厚方向的脱碳程度，则将内表面检验部位打磨一定深度（0.5~1.0 mm），再作复膜金相检验，如仍有脱碳，则在继续打磨、检验，直至脱碳层消失为止，这样可测定该容器壳体在壁厚方向的脱碳深度和程度，以及未脱碳的剩余厚度，以此判断脱碳对该容器安全性能的影响。
3 容器的测厚
在用压力容器检验中，测厚是常用的、主要的检验方法之一。通过测厚可确定容器受压元件的剩余壁厚是否满足使用要求。测厚的内容包括决定测点数量、选择测点位置、绘制测点分布图和进行数据处理。测厚又分为定点测厚和缺陷测厚。定点测厚是指对容器受压元件的指定部位进行测厚。如对构成壳件的每1张板材的指定部位测厚。定点测厚通常用以核实制造时的母材厚度和确定大面积均匀腐蚀的剩余壁厚。缺陷测厚是指对容器受压元件上可能产生或已产生局部腐蚀、磨损等缺陷的部位进行测厚。缺陷测厚是在用压力容器测厚检验的重点，因此凡是容易出现腐蚀和磨损的部位均是测厚的重点部位。
每1次测厚之后，绘制测点位置分布和进行数据处理都很重要，如果将检验得到的测厚述职与制造检验或上1次定期检验得到的测厚值对比分析，就很容易掌握该容器在什么部位出现减薄，结合材料、结构和使用工况可以分析出减薄原因。根据容器使用时间和减薄量大小，可以方便地计算出容器受压元件的年平均腐蚀率，这样就能比较准确地确定该容器使用到下1个检验周期所必须的腐蚀量和最小壁厚。
4无损探伤
4.1无损探伤部位的选择
在用压力容器检验时，若需进行无损探伤，则探伤部位应按相关的要求选择，即重点在应力、材料和结构不连续部位。但实际检验工作中，部分检验员仍将重点放在丁字口部位，丁字口必探。这种观点表现出未来真正理解符合安全使用的原则，制造检验标准起主导作用。
4.2焊缝深埋非圆形缺陷的自身高度测定
对埋深非圆形缺陷（未焊透、未熔合和条状夹渣）的无损检测，除了确定缺陷的性质、长度、位置外，还要测定缺陷在板厚方向的自身高度。检验实践证明，射线探伤可以较准确地确定缺陷位置、长度和埋藏深度，不能较准确地确定高度。由于受到当前仪器设备和技术水平的局限，要准确确定高度的办法是在焊缝边缘放一定深度的凹糟缺陷尺，在底片上产生对比黑度，通过客观比较或密度计测定，测定误差在20%左右。
5 缺陷的处理办法
美国ASMEⅧ-Ⅱ、日本JⅡSB8243、日本劳动省《锅炉压力容器构造规范》等标准规范，是根据压力容器盛装的介质特性、筒体壁厚和材料种类因素，允许部分压力容器的主体焊缝不作无损探伤检查。并且规定在强度计算时选用较小的焊缝系数，用增加壁厚的方法降低受压元件的应力水平，以补偿可能出现的焊接工艺性缺陷引起的强度削弱。
这类压力容器在用检验时，可能发生未熔合、夹渣、气孔等焊接工艺性缺陷，并且这些缺陷的尺寸可能超过规定。若按《压力容器检验规定》第36条评定，则可能评为4级或5级，显然对这些容器来说是不尽合理的。对于进口的在用压力容器检验时发现的制造遗留的焊接工艺性缺陷（未焊透、未熔合、夹渣、气孔等），若其设计制造规范允许这台容器不作探伤检查，且按规范选择相应的焊缝系数和安全系数并进行强度校验合格，则这些缺陷可不影响评级。
6 结束语
通过对在用压力容器进行无损检测、缺陷评定，可以在保证设备正常运行的条件下确定容器的使用寿命。保证容器的安全，延长运行周期，甚至可以减缓劣化速率，并对以后的检修或更换的要求做出预测。是炼油化工行业压力容器检验检测新的发展方向。
参考文献：
［1］侯健苗.压力容器检验过程缺陷问题与处理措施［J］.工程技术，2016（7）：304-305.
［2］兰勇，李玮峰.在用压力容器检验中裂纹探讨［J］.商品与质量，2012（6）：242-244.
论文作者:刘梦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/31
标签：裂纹论文; 缺陷论文; 压力容器论文; 容器论文; 部位论文; 脱碳论文; 应力论文; 《基层建设》2019年第11期论文;