摘要：压力容器是一种使用范围十分广泛的特种设备。存在于石油化工、能源、科研、军工等各个领域。随着经济全球化的发展，压力容器产品在国际市场上流通越来越频繁，产品生产专业化程度越来越高，出现了标准零部件、管件、封头制造厂，热处理、无损检测单位，走上高效集约化发展道路。本文阐述了压力容器各类材料和焊缝的超声检测工艺。
关键词：超声检测、钢板、复合钢板、钢锻件、堆焊层、对接焊缝、T形焊缝、管座角焊缝、奥氏体不锈钢焊缝、多层容器焊缝
压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产安全及污染环境的事故。所以，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。从而看出，定期检测是保证压力容器安全运行有效手段之一。从选材到焊接质量都要严格把关，超声检测是检查的主要手段之一，在材料和焊缝超声检测中，要求检测人员不仅了解有关材料和焊接的基本知识，而且应熟练掌握对材料和焊缝超声检测技术，获得准确的检测结果。
1钢板超声检测
钢板是构成压力容器主体的主要材料，为保证压力容器制造质量，一般要求进行超声检测。
1.1 采用A型脉冲反射式超声探伤仪，其频率范围为1-10MHz。板厚6-20mm，公称频率5MHz，采用双晶直探头，探头晶片面积不少于150mm2。板厚20-200，采用单晶直探头，公称频率2.5MHz，探头圆晶片直径为14-25mm，方晶片面积不小于200mm2。
1.2 板厚在40mm以下时，扫描线上应能显示8次底波；板厚在40-100mm时，扫描线上应能显示5次底波；板厚在大于100mm，扫描线上应能显示2次底波。
2复合板超声检测
锅炉、原子反应堆及各种储罐等经常使用复合钢板，多数为轧制复合或爆炸复合或粘接复合。复合钢板母材为碳钢或低合金钢，复合层为不锈钢，钛、铝、铜合金等，复合板主要缺陷为未接合或接合不良。
2.1 采用A型脉冲反射式单通道超声探伤仪，工作频率2.5-5MHz。仪器水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%，盲区不大于5mm，分辨力大于30dB。
2.2 对整块复合钢板，探头按50mm间距沿垂直轧制方向移动扫查，对焊缝坡口位置50mm范围内区域进行100%检测。
3 钢锻件超声检测
压力容器的筒体、封头、法兰等主要受压部件经常用钢锻件制造，钢锻件由热态钢锭经锻压变形制成。在生产加工过程中常会产生缩孔残余、夹杂、白点、裂纹等缺陷，必须进行超声检测。
3.1 采用A型脉冲反射式超声探伤仪，检测频率范围1-5MHz。采用圆晶片探头，探头直径14-30mm。
3.2灵敏度调节。纵波直探头检测时用底面回波来调节灵敏度，要求工件上下底面平行；横波检测适用于轴向长度大于50mm，外径与内径之比小于2：1的环形或空心锻件，检测时可在探头上加一个曲面楔块或接触块形成所需要的波形和角度，以达到所需要的灵敏度。
4.堆焊层检测。
在尿素合成塔等一些化工高压设备或者化工容器中，为防止介质对容器的腐蚀损害，常在设备内壁采用奥氏体不锈钢等耐腐蚀材料堆焊层的方法增加设备耐腐蚀性。由于奥氏体不锈钢和镍基合金堆焊层在凝固过程中产生大量垂直于母材表面柱状奥氏体晶粒，且晶粒粗大，给超声检测带来很大困难，一般采用纵波检测堆焊层缺陷。
4.1采用A型脉冲反射式超声探伤仪，其频率范围1-5MHz。一般使用单直探头、纵波双晶直探头、纵波斜探头。
4.2缺陷类型。①堆焊中缺陷。裂纹、气孔、夹渣或夹杂等，在堆焊层上探测时缺陷深度小于堆焊层厚度。②堆焊层与基板（母材）熔合面缺陷。未熔合或未结合，取向平行于母材或堆焊层表面。缺陷深度正好位于基板与母材熔合面处。③堆焊层下基板（母材）热影响区缺陷。再热裂纹，取向于基本平行于母格表面，在堆焊层侧探测时，缺陷深度大于堆焊层厚度，说明缺陷深入母材。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
5.对接焊缝超声检测
压力容器主体结构加工制造主要焊缝形式采用对接焊缝，为确保压力容器安全运行，必须保证焊缝质量，掌握超声检测对接焊缝技术，获得准确检测结果，保证焊缝质量至关重要。
5.1采用A型脉冲反射式超声探伤仪，其频率范围1-5MHz。探头频率为2.5MHz或5MHz，晶片任一边边长不大于25mm，主声束水平方向偏离角不大于20°，垂直方向不应有明显双峰。斜探头采用公称折射角为45°、60°、70°，或K值为1.0、1.5、2.0、2.5，折射角的实测值与公称折射角偏差不大于2°前沿距离偏差不大于1mm。
5.2扫查方式。①锯齿形扫查。沿焊缝做锯齿形移动，扫查过程中同时做10-15°转动，前进齿距不超过探头晶片直径。②左右扫查。平行于焊缝移动探头扫查探测，可测量缺陷指示长度。③前后扫查。前后移动探头扫查探伤，确定缺陷水平距离和深度。④环绕扫查。发现缺陷，已缺陷为圆心，离缺陷某一距离圆周上移动扫查探测，判断缺陷形状，如点状或线状。⑤转角扫查。发现缺陷，保持与缺陷某一距离处，探头转动一定角度探测，扫查判断缺陷方向。⑥平行或斜平行扫查。沿焊缝方向进行平行扫查探测或探头与焊缝成10-45°夹角对焊缝进行斜平行扫查，可探测焊缝及焊缝热影区横向缺陷。
6 T形焊缝及管座角焊缝超声检测
6.1在压力容器受压结构部件中大量采用T形焊缝和管座角焊缝，焊接接头质量好坏直接影响安全使用。
T形焊缝采用A型脉冲反射式超声探伤仪，推荐采用数字探伤仪，其工作频率1-5MHz，直探头晶体直径不大于14mm，盲区不大于5mm。双晶直探头，盲区不大于5mm，声束交点与所探伤T形焊缝翼板厚度相对应。斜探头晶体任一边长不大于13mm，探头K值为1.0-2.5。
6.2管座角焊缝在压力容器中经常采用，有插入式和安放式管座角焊缝。由于焊缝截面各处不相等，缺陷判定困难，且由于筒体及接管曲率变化，给耦合带来困难，掌握管座角焊缝超声检测，保证压力容器安全使用。
管座角焊缝采用A型脉冲反射式超声探伤仪，其工作频率1-5MHz，采用单晶直探头或双晶探头，晶片直径不大于20mm。
7.奥氏体不锈钢焊缝超声检测
奥氏体不锈钢焊缝由于焊缝区域存在柱状奥氏体晶粒，且晶粒粗大，组织不均匀，具有明显各项异性，声波传播时会产生大量晶粒反射和散射，超声难度较大。
采用A型脉冲反射式超声探伤仪，推荐采用数字探伤仪，其工作频率0.5-5MHz，其余指标同平板对接焊缝超声检测对探伤仪要求。
8.多层容器焊缝检测
多层容器在高压高温等苛刻的条件下工作，是化学工业生产的主要设备，设计压力10.5-70Mpa，这种高压容器生产中一旦发生爆炸事故，会带来巨大损失，为确保这类多层容器安全运行，保证制造质量，焊缝检测质量最为关键。
8.1探头采用K1横波斜探头和纵波探头，其纵波折射角10°-20°。探测频率2.5-5MHz。
8.2环焊缝将焊缝本身表面作为检测面，检测前焊缝表面打磨平整且平滑，表面粗糙度不大于6.3μm，确保探头在焊缝表面自由扫查。
结束语
随着冶金、机械加工、焊接和无损检测等技术的不断进度，特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展，带动了相关产业发展，世界各国投入了大量人力、物力进行深入研究的基础上，压力容器技术取得相应的发展，传统设计、制造、焊接和检验方法已经不同程度的为新技术、新产品所替代替，现在压力容器在制造和使用过程中涉及冶金、结构设计、机加工、焊接、热处理、无损检测、自动化等专业技术得到了综合发展。
现代超声无损检测技术沿着智能化、自动化、图像化、数字化、小型化、系列化、多功能化、信息化和交叉领取的方向发展。检测技术、成像技术成熟是超声检测技术满足现代无损检测要求，无线通信技术和计算机应用，使的超声检测技术克服传统技术上有线传输种种缺点，更好的服务于压力容器材料和焊接质量超声检测。
参考文献：
[1]压力容器检测与无损检测.王纪兵.化学工业出版社.2006
[2]压力容器实用技术丛书.刘福录.化学工业出版社.2006
论文作者:马加朋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/8
标签：超声论文; 缺陷论文; 压力容器论文; 奥氏体论文; 纵波论文; 频率论文; 脉冲论文; 《基层建设》2019年第22期论文;