压力容器检验中夹层缺陷探讨

摘 要：文章探讨了压力容器中母材夹层的检验，通过对夹层缺陷其危害性以及产生原因进行分析，并提出了有效的判断夹层产生缺陷的方法，希望对压力容器检验工作提供一些帮助。

关键词：母材；压力容器；夹层缺陷；倾斜度；检测

中图分类号：F40 文献标识码：A

在测定压力容器壁厚时，检测未出现明显腐蚀的部位，测厚值却会突然减小，该情况的发生由于夹层缺陷存在于母材中。伴随着特殊介质所产生的作用以及长时间的使用，逐渐会产生鼓包以及鼓包裂缝等隐患，因此，我们应进一步确定夹层缺陷是否存在，需要对其进行检测。如果发现夹层，应及时对母材表面倾斜度、夹层面积大小和夹层分布情况进行查明，在进行检查时，应重点检查⑴采用超声波探伤的方法来检查临近破口两侧五十毫米范围之内，并严格控制长形夹层。⑵对靠近焊缝周围的倾斜度进行检查，当与母材表面夹角大于十度时，会给安全使用带来难度。在测定壁厚时，如果夹层缺陷明显存在于母材时，应该采用超声检测，或者增加测定点，以便对母材表面的倾斜度以及夹层分布情况予以查明。在进行检查时，还应注意做好作图记录等工作。存在夹层情况的，其等级可按照安全状况来划分。⑴检验工作人员尅对自由表面夹角等于十度的夹层或者与自由表面夹角超过十度的夹层采用分析方法或者其他检测方法进行综合判定。容器的安全使用不会受到确认夹层的影响的，可将其规定为三级。⑵可将与自由表面夹角未超过十度的夹层划分为二级或者三级。⑶夹层若与自由表面平行则不会对定级产生影响。

1 压力容器检验概述

压力容器指的是承载一定压力、盛装液体或气体的密封设备。例如：分离容器、换热容器、反应容器、贮运容器等都属于压力容器。压力容器的用途十分广泛，它在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门中，都起着非常重要的作用。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等6大部分构成容器本体。除此之外，它还配有安全装置、表计及完全不同生产工艺作用的内件。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、设备和财产的安全及污染环境的事故。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。

在对压力容器进行检验时，可通过全面检验、内外部检验以及外部检验来实施检查。压力容器的全面检验主要是对焊缝进行全部焊缝检查或者无损探伤抽查，一般每六年应进行一次容器的全面检验。对于没有发现缺陷、无腐蚀性介质容器、无毒或非易燃、压力较低的，可不作无损探伤检查。而内外部检验的主要内容除了外部检查的全部内容以外，还要对内外表面有无磨损腐蚀现象进行检验，可采用射线探伤或超声波来对焊缝其内部质量进行检查。压力容器内外部的检验应每3年进行一次，但应缩短具有剧毒介质、强烈腐蚀性介质的容器其检验周期。外部检查的内容主要有安全附件是否可靠、灵敏、齐全；紧固螺栓是否全部旋紧、是否完好；压力容器的外表面是否存在局部过热、泄漏、变形、裂纹等非正常现象；防腐层有无损坏；基础有无倾斜、下沉等现象发生。如果遇到如受压元件产生严重泄渗、变形、裂纹等危及安全的现象，应向有关人员及时报告。检验工作人员的工作既要做好压力容器的外部检查，也必须严格落实、执行日常巡回检查项目。

2 产生夹层缺陷的原因及危害

夹层缺陷产生的原因需要从压力容器所使用的钢材谈起，所使用钢材上未消除氧化皮，且钢坯内部存在非金属夹杂物、气泡、残余缩孔等，因此生产钢板的轧制过程中，这些不利于生产的破碎物质被压入到钢板的表面，产生局部夹层缺陷，金属的不连续性也会出现。如果采用这种钢板并用于制造压力容器的话，其安全隐患的严重性与危害性不言而喻。

夹层缺陷的危害可通过如下方面来进行分析，第一，压力容器内含有的可能产生氢气或者氢气介质，氢原子会向钢板内部形成拓展，最终侵入到钢板的夹层处。这时由于存在于钢板表面的氢原子极其小，非常小的氢原子较容易沿着金属晶格的间隙去扩展和延伸，当进入钢板夹层位置时，在其中会使氢气分子合成，夹层内部的压力逐渐升高，说明氢原子也在同时继续、不断地渗入，当压力逐渐达到一定程度，如几百兆时，夹层较薄的某侧就会鼓起。裂纹也是因为夹层鼓包中最薄弱部位的顶部裂开而最终形成的。第二，母材夹层若位于破口位置，那么在对其进行焊接时，就会有裂纹产生，而危害更大的要数翘尾巴现象的产生，其导致的后果是不堪设想的。第三，夹层的存在使安全性受到影响，并使钢板的强度指标大大降低。

3 判断夹层产生缺陷的方法

应在压力容器检验规则中没有为我们提供出可依据的测定自由表面与夹层夹角的方法，也没有关于检测母材夹层存在的方法。因此，为了不给实际检测带来障碍与麻烦，正确、合理判定夹层实际情况的方法是关键。

3.1超声波探伤仪的使用

对可疑部位采用超声波探伤仪直探头进行测定，若果母材的自由表面与夹层的夹角大于直探头半扩散角，说明无底波，也无夹层缺陷波，这时，可以根据具体实际情况，选用晶片频率较低、尺寸较小的直探头再进行探测。当缺陷波没有底波时，夹层缺陷波和底波会同时出现在夹层的边缘处，这时即可确定存在夹层。⑴在超声波探伤仪的荧光屏上，夹层缺陷波的水平刻度值不相等，就能够确定母材的自由表面与该夹层之间有一个夹角存在，当出现这种情况时，夹角大小可按照如下方法来确定|：用一条直线将母材自由表面距离相同的点相连接，然后在该条直线上做垂直线，夹层的两个端点可沿着垂直线的方向寻找，我们所要的母材自由表面与夹层缺陷的夹角可通过在母材自由表面上的两个端点的深度差与两个短点的距离比来获得，该比为反正切值。⑵在超声波探伤仪的荧光屏上，夹层缺陷波的水平刻度值相等时，可确定该夹层是与母材平行的。这种情况下的夹层不会对压力容器的定级产生影响。

3.2测厚仪的使用

在进行侧厚工作时，如果出现壁厚突然减薄的情况，应正确、及时地记录下所测得数值，并逐点测定减薄区域。对可以部位范围可根据所测得的数据进行判定。范围如果较小，则有可能是因为如小气孔、夹杂等母材其它缺陷所引起的，这种小范围的缺陷不会产生太大危害。但是，如果范围较大，就要注意了，应对夹层的倾斜度进行粗略判定，根据所作的图来对夹层缺陷进行处理。但是，该方法的准确度有待确定和提高。

4 夹层缺陷的预防与处理

在预防夹层缺陷的措施上应注意两点：第一，应认真贯彻和落实定期检验和粘度检查制度，在进行定期检验和年度大检修时，应对容器应力集中部位以及容器液位频繁波动部位进行严格、认真的检查，例如：利用侧厚的方法查看是否存在鼓包现象，对具有夹层缺陷的具体情况进行判定。第二，容器制造的品质保证最重要的一点就是严把材料关，只有采用了合格的、优质的材料才能为设备的高品质奠定牢固的基础。因此，应根据标准要求来购买钢板，其购入材料应与标准要求相符合。

压力容器的安全、稳定运行存在夹层缺陷隐患时，必须及时、有效地处理夹层缺陷。可通过下述的两个措施来修复夹层缺陷。一是采用挖补的措施，当然，在进行挖补措施之前，为了将夹层缺陷的范围准确定位、查出，应用超声波探伤进行检测，检测出夹层缺陷范围后，再将缺陷部位挖除。二是采用堆焊的方法来修复夹层缺陷。为了能够准确查找出夹层缺陷的范围和深度，同样需要先使用超声波探伤进行检测，外修或内修的确定需要根据夹层距离母材最近一侧距离来做出判断。在进行有效修补时，刨除夹层较浅一侧母材需要使用碳弧气刨，刨除应直至将夹层露出。之后，为了便于进行堆焊，应将缺陷处刨成便于进行堆焊的形状。完成堆焊后，标准是应没有缺陷的存在，并且无损检测被修理部位。

结语

通过对夹层缺陷其危害性以及产生原因进行分析，并提出了有效的判断夹层产生缺陷的方法，进一步确定夹层缺陷是否存在，需要对其进行检测。在测定壁厚时，如果夹层缺陷明显存在于母材时，应该采用超声检测，或者增加测定点，以便对母材表面的倾斜度以及夹层分布情况予以查明。夹层缺陷的预防与处理为压力容器的检验提供了保障。

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