摘要：拼接法兰是法兰的一种生产形式，在不适合采用卷制及锻制办法生产的时候，用钢板切割出一定的形状，然后拼接在一起，焊接压平之后，再进行内外径及螺栓孔的加工。对于直径、厚度大的拼接法兰，对焊接的工艺要求比较高，焊接过程中容易出现焊接缺陷。
关键词：封头；表面裂纹；渗透检测
常规的压力容器主要由筒体、端盖（俗称封头）、法兰、开孔与接管，支座（裙座）等部件组成。而石油、化工生产中大量采用的是低、中压容器，这些容器的外形结构形式多数为圆筒形，它们主要是由筒体和封头组成。而对压力容器制造过程中的焊缝质量检验最重要的手段是无损检测，无损检测在各个制造厂质保体系中占有最重要地位。这里主要阐述一下316L不锈钢封头成型后的无损检测。316L不锈钢由于耐腐蚀性好，特别是耐点蚀，耐高温，而且还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀，同时冷轧加工外观光泽度好，成形漂亮。因而广泛用于化工容器、纸浆和造纸设备、热交换器等。
目前的不锈钢封头的加工方法基本是采用冷旋压，冷旋压的封头被广泛应用于化工、石油、制药轻工等中间流程设备及储存设备上，国内专业封头生产厂家生产的冷旋压封头可以大部分替代分瓣式热压封头。特别是椭圆形封头更是广泛应用于压力容器上，作为压力容器的主要受压元件之一，它的质量影响着整个容器的质量和安全。
在十多年接触封头生产的过程中发现冷旋压封头因生产加工的特殊性,加工过程中容易出现裂纹缺陷；而不锈钢封头冷旋压成形产生裂纹的现象比热模压更是多得多。如某批量生产的材质为316L的3台隔离表面冷凝器（Φ1200/2200×6500×12/14mm），其冷旋压封头，大部分于成形后产生了裂纹，包括母材和焊缝区域都有。特别是在封头的r翻边位还有非常细小的表面裂纹。见下图（1）、（2）。要对此类裂纹进行有效检测，应对其形成过程、原因做出分析。
旋压制造封头是采用旋压冷成形加工工艺，由打鼓、翻边两个步骤组成。先由单块圆形平板或多块焊接圆形平板通过打鼓机打成缺球状（俗称“锅底”），然后上翻边机翻边而成。翻边时“锅底”部分在旋压轮模具的挤压作
用下产生局部的塑性变形，该变形以螺旋形方式从R位中心向r位边缘旋压，
使平板边缘产生连续弯曲变形。“锅底”r位的外侧因受拉而伸长，而“锅底”r位的内侧因受压而缩短。随着向R位的靠近，伸长和缩短的程度逐渐减小。在封头的冷旋压过程中，因要不断调整封头直边处的周长，r位会反复出现这种拉、压作用力。成形后的封头由R成型区、r成型区和直边段组成。由封头的加工过程可知，冷旋压封头在r成型区伸长率最大,在封头顶端伸长率最小。在对封头的检测中发现，大量的裂纹出现在封头外表面沿直边部位，所以成型区伸长率和大量的裂纹出现这两者间是相互对应的。
在封头旋压完成后，封头焊缝经过了100%的RT检测，焊缝的内部质量得到保证；但对这种微小的表面裂纹类缺陷很难检出。我们由射线的底片对比度公式(1)：
△D = 0.434Gμ△T/（1+n） ……………………………… (1)
式中：△D——底片的对比度
G——胶片对比度
μ——工件材料的线衰减系数
△T——缺陷在射线透照方向上的尺寸
n——散射比
可以知道，射线底片的对比度△D是主因对比度μ△T/（1+n）和胶片对比度G共同作用的结果，主因对比度是构成底片对比度的根本原因，而胶片对比度可看作是主因对比度的放大系数。当衰减系数μ，散射比n, 胶片对比度G在同种工件材料、同种射线能量、同等焦距、同样的屏蔽防护、同一种胶片的情况下，可视为定值。此时，主因对比度μ△T/（1+n）中的透照厚度差△T是影响底片对比度△D的最主要因数。
因为表面裂纹的自身高度很小,所以透照厚度差△T就很小了，又受几何清晰度等因素的影响，故射线检测表面裂纹时很难在射线底片上形成反差, 从而无法在底片上发现这种小裂纹，会导致表面裂纹出现漏检。一般说来，特种设备的表面和近表面缺陷的危害程度较内部缺陷要大的多。对这种微小表面裂纹的有效检出，成为保证封头达到质量要求的关键。
而由渗透检测原理可知，它是一种通过毛细管作用原理为基础的检查表面开口缺陷的一种无损检测方法，缺陷的显示很直观，检测灵敏度较高，而且不受被检工件的化学成份、结构的限制，也不受缺陷的形状、尺寸和方向的限制。只需一次渗透检测，即可同时检查开口于表面的所有缺陷。
所以在封头旋压完成后，焊接接头经过了100%的RT检测后再对其进行100%PT检测（或先做100%PT再做100%RT，但若有某处返修的话要对返修处做多一次PT），就确保了表面裂纹的检出。在渗透检测方法选用上，宜选用较高灵敏度的溶剂去除型着色法。检测时对r位、直边位特别要注意。
通过大量的实践应用，对316L等不锈钢材料的旋压封头表面裂纹很有必要进行着色渗透检测，通过着色渗透检测可以有效地检出封头的表面，防止了表面裂纹的漏检，能更大程度地保证封头的质量，对整台容器的产品质量控制起到明显的作用。
参考文献
[1] GB/T 25198-2010压力容器封头[S].
[2] NB/T 47013—2015 承压设备无损检测[S].
[3] NB/T 47014-2011(JB/T 4708) 承压设备焊接工艺评定[S].
[4]强天鹏主编.射线检测[M].第2版.北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
[5]胡学知主编.渗透检测[M].第2版.北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
作者简介:谢伙成，1975.12，男，广东，工程师，特种设备无损检测Ⅲ级人员，从事特种设备的无损检测工作。
论文作者:谢伙成
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/16
标签：封头论文; 裂纹论文; 对比度论文; 表面论文; 旋压论文; 底片论文; 缺陷论文; 《基层建设》2017年第18期论文;