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压力容器检验常见问题与应对措施
摘 要：在工业化时代,压力容器与人们的生活越来越密切.在许多行业中压力容器都得到广泛的应用,对制造并加工压力容器的工序要进行严格要求,在使用过程中要进行定期或不定期的检验,以确保及时发现问题、解决问题,使压力容器稳定、长时间地运行.文章对压力容器检验常见问题及应对措施进行了探讨.
关键词：压力容器；常见问题；缺陷检验；应对措施；无损检测 文献标识码：A
中图分类号：TH49 文章编号：1009-2374（2017）11-0110-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.056
压力容器这一特殊设备,在制造、加工和使用时会因为各种不同的原因导致压力容器损坏、介质泄露,严重时发生爆炸等安全事故,影响经济建设,降低工作效率,威胁人们的财产及生命安全.所以,在制造、加工和使用时需要针对不同的缺陷问题,对压力容器进行全方面的检验以及制定相对应的处理措施,确保压力容器使用安全、方便,使压力容器得到更好的发挥及经济建设作用.
1 压力容器常见问题
1.1 压力制造和使用过程的问题
压力容器需要经过加工制造并且合格后才能投入使用,在制作过程中常因焊缝不合格,导致压力容器表面或内部有未融合的地方,或者因为赶工期、偷工减料致使压力容器有未焊透的现象.焊缝时出现共渣、裂纹等现象.对压力容器的制作材料也要严格要求.母材存在的问题有夹层、晶体粗大、球墨化等,所以对母材的选用起着至关重要的作用.压力容器在不同温度下工作,长时间使用,压力容器的形状发生变化.制造压力容器大都为金属材料,使用过程中不慎将腐蚀材料泄露,且压力容器长期处于空气环境中,随着时间的推移,将对压力容器造成腐蚀.压力容器对焊缝技术有较高的要求,焊缝技术好,压力容器的使用寿命将增加,所以说焊缝技术直接影响压力容器的使用寿命.压力容器各个部位的温度情况都不一样,在热压力区,压力容器的承受能力有所降低,出现裂纹或裂缝现象.压力容器在长期使用下,工作机械出现损伤,主要受压元件泄露,安全附件损坏都属于压力容器制造和使用问题.
1.2 容器表面缺陷问题
压力容器在制造、加工以及使用过程中,会出现裂纹、焊接未达标、产生缺口的现象,这些现象属于容器表面缺陷问题.压力容器的焊缝技术分为角焊缝和对接焊缝,焊接接头分为搭接接头、T型接头和角接接头等5种不同形状的焊接接头.焊缝与焊接密不可分,由于人员疏忽或环境问题,造成容器焊缝或焊接不均匀,以致容器存在隐性问题.容器在加工时,因突然断电发生而产生不必要的损耗,甚至无法再次进行加工并投入使用.在使用过程中,容器的刚度、硬度、稳定性会随着时间的推移产生变化,而使容器不能正常使用,这是压力容器可以直观的看到的表面缺陷问题.压力容器经常在高温度下工作并长期使用,隐藏于内部的缺陷就不易被工作人员发现,内部缺陷常是因为材料损失的质量问题引起以及没有焊接完善、在钢板与钢板之间存在缝隙、杂质或本身的不完整性,这是压力容器非直观性表面缺陷问题.工作人员进行操作时,不注意对容器的保护,使容器密封性、稳定性欠缺.这些问题都是容器表面的缺陷问题.
1.3 压力容器焊缝问题
压力容器在工作过程中,温度和压力一直在不断变化着,因此连接容器不佳部位就会产生焊缝问题.工作温度是指压力容器能工作的温度范围,压力容器按设计温度分为低温容器、常温容器和高温容器三种.低温压力容器的设计温度一般在20℃以下,常用来储存和运输液化天然气、液化乙烯、液氢和液氮等.铸造压力容器的材料在低温时,材料的物理特性发生变化,刚度下降、柔韧性下降、发生塑料变形等都会发生焊缝问题.常温压力容器的设计温度一般大于20℃小于200℃.而容器器壁一直处于高温状态下的容器叫高温压力容器.高温压力容器因在高温下长期工作,其铸造材料产生变化表现为尺寸变小或变大、形状扭曲、变形等现象,这时产生的问题就是容器部位的焊缝问题.另外,压力的变化会使压力容器在反复变化的负载作用下产生破坏、裂缝,这一现象为压力容器的焊缝问题.
1.4 压力容器腐蚀问题
压力容器的建造材料大都为金属材料,当材料与环境发生反应从而引起材料的变质或破坏这一现象是压力容器的腐蚀现象.工业上的金属经常会有多种不同的杂质,压力容器的腐蚀与材料的合金成分、合金结构、金属表面光洁度、变形、压力、介质成分以及温度都有关系.压力容器的腐蚀疲劳是压力容器的材料在腐蚀性介质和环境影响力的作用下发生材料变形、疲劳现象.介质对压力容器的腐蚀是主观的,介质的腐蚀性越强,压力容器的使用寿命越短.在压力容器材料的选择上,应选用耐腐蚀性高、应变力高、抗腐蚀的金属材料,避免制造加工时产生尖锐缺口.改变氧化物膜中的外来离子、将铁从铁素体转变为奥氏体,以降低金属的氧化速度.金属表面粗糙相比金属表面光洁来说,更容易被腐蚀.我国每年因容器腐蚀造成的经济损失占国民经济总产值的1.25%～3.5%.当出现压力容器腐蚀问题时,要在第一时间做出决策,否则不仅会影响工作进度,工作人员的生命安全也会受到威胁.
2 压力容器的无损检测
2.1 采用磁粉检验表面缺陷
由于被磁化后的工件存在不连续性,用磁粉检验表面缺陷成为最直观、简便的方法.磁粉吸附在工件表面,透过光照形成肉眼清晰可见的磁痕,便于工作人员进行观察和研究.磁粉检验适用于检验正在使用或未投入使用的工件,对于容器表面较小的缺陷检验十分准确,但不适于检验较大的表面缺陷.磁粉检测在使用过程中根据所需环境介质可分为湿法和干法两类.湿法是磁粉工作时必须借助水、油或液体介质才能工作,借助液体的流动性将磁粉跟液体混合物均匀地分布在容器表面上,可与固定式或不固定式设备使用.磁粉经过湿法使用后仍可用于磁粉检验容器表面缺陷,而在不能使用湿法检测时常用干法代替,干法使用的磁粉为特制的干磁粉,直接用于被检测的容器上.利用磁粉检验压力容器的表面缺陷问题的优点是磁粉检验方法不局限于容器的大小、形状,工作人员操作简单、使用方便,另外,磁粉生产工艺简单,成本较低.不足之处是压力容器器壁表面粗糙、不够光滑,磁粉探测就会受到影响,甚至使工作人员做出错误判断.
2.2 采用射线检验整体尺寸
射线是一种可以穿过物体进行观察研究物体的线,在工作人员设计操作下透过容器发现容器内部的缺陷并检验容器的整体尺寸.射线检测包括X射线检测、高能射线检测以及中子射线检测.使用过程中容器经过重新补焊、工作人员在检验时发现压力容器存在表面缺陷问题、焊接接头在使用过程中发生泄漏以及客户要求对某些部位进行检测等7种情况时都需要采用射线检测.射线检测的操作不会损坏容器的任何部位,不局限于容器材料、容器大小、容器形状,并且其工作效率高、准确性高、适应性强以及可以记录永久的工作报告的优点.然而射线检测存在的问题还有待解决,比如：需要找到合适的透视角度才能更好地发现容器的裂纹、未熔合的部位；射线检测需要在工作人员的操作下进行,放射出的射线对工作人员的身体健康会产生影响；射线检测针对容器的零部件,比如棒件、角焊缝和锻件等材料的检测有漏洞；射线检测用于检测容器缺陷的位置、大小及形状时,必须要同专用的厚度对比试块进行仔细对比.
2.3 采用超声波检验内部缺陷
超声波检测与射线检测有相同之处,都是无损检测,即可以在不损坏容器的前提下对容器进行内部缺陷的检测.超声波检测是利用超声波的传播现象进而直观的展现容器内部的缺陷情况.超声波检测根据检测的形状不同分为点状缺陷、条形缺陷.工作人员在利用超声波对容器内部缺陷进行检测时不会对工作人员的身体造成伤害,并且用于超声波检测的设备体积与射线检测设备相比具有体积小、易操作、成本低、穿透力强等优点,因此超声波检测被广泛应用于较厚的容器检测中,比如锻件、螺栓件、较厚的容器壳和焊缝产生的裂缝.超声波检测受压电效应影响,使设备接收发出的超声波能力下降,容器内部形状、范围较小的缺陷不易被检测出；超声波检测还会受到温度、环境以及技术等多方面的影响,在温度起伏较大、环境变化较大及技术要求不同时,都要增加容器内部超声波检测.此外,工作人员的技术要求也是影响超声波检测的一个因素,超声波检测技术给容器内部缺陷检测带来了方便,值得工作人员利用.
2.4 采用渗透技术检验部位缺陷
渗透检验同射线检验和超声波检验相比,对容器面积较大的缺陷较易检验出.渗透检验是利用毛细管现象,将所需液体渗透到容器表面,经过液体流动,在容器表面的缺陷中滞留,此时利用去除剂除掉没有渗透的液体,最后工作人员利用显像剂产生的图像来判断容器中存在的部位缺陷.渗透检验常用于有色金属材料、塑料及钢铁材料等材料部位缺陷的检测.渗透检验需要用到渗透液、显像剂及提前制定好的标准工艺,渗透液和显像剂的选用对渗透检验起决定性作用,为了保证渗透检验的精确性和方便性得到最大的发挥,渗透液和工作人员制定的检验流程需要是最合适容器被检验的工序.如此渗透检验较射线检验和超声波检验来比,具有可检验范围更广、灵敏度更高的优点,而且可直观地将暴露在容器表面的缺陷显现出来.但是在使用过程中需要用到渗透液和显像剂,工作人员需对液体残留下来的杂渣进行定期处理,不可避免地加大了工作人员的工作范畴.
3 结语
在工业部门压力容器都在满足着各种要求,成为一种不可或缺的设备.其特殊的工艺性使工作人员可以利用压力容器进行高难度的工作,但压力容器在使用时会出现各种问题,造成安全隐患,这就需要有关部门或工作人员引起高度重视.在对容器进行检验时,工作人员需提高自己的职业技能,确保及时发现隐藏或非隐藏性问题,并给予解决,确保压力容器运行正常.
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（责任编辑：蒋建华）
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