--在役容器裂纹缺陷的超声检测及处理--

--在役容器裂纹缺陷的超声检测及处理-
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摘要本文介绍了在役压力容器检验中，使用超声检测方法发现了裂纹缺陷，进行较为了准确的测高、测长等定量测定；并使用磁粉检测方法对发现的裂纹缺陷进行了辅助验证。

根据有关《容规》规定，对裂纹缺陷进行了打磨处理，清除了裂纹缺陷，保证了在役压力容器的安全运行。

1. 在役压力容器受检状况
2021年11月，某炼油厂在役容器定期检验，我单位承担所有容器无损检测工作。

在对一台50立方液化石油气储罐进行检测时，根据《作业指导书》和《检验工艺》要求，对该台容器进行纵、环焊缝每条不少于50%的超声检测（必须包括丁字焊缝各向300mm）。

基本数据：材质16MnR，直径2600 mm，筒体厚14.5 mm（实测），封头16 mm（实测），焊缝外表面宽26 mm，内表面宽20 mm，坡口X型，采用埋弧自动焊。

1.超声检测裂纹缺陷
1.超声仪器、探头选用
（a）仪器: 中科汉威610e、性能指标符合NB/T47013.3-2015要求。

（b）探头: 2.5P13×13K2前沿11mm；
2.5P13×13K2.5前沿12mm。

2.2 超声仪器、探头性能测定及校准
（a）前沿测定：用CSK-ⅠA试块R100圆弧面，K2测三次（11.2mm、
10.9mm、10.9mm）取平均值为11mm，K2.5测三次（12.2mm、12.0mm、11.8mm）
取平均值为12mm。

（b）K值测定：用Φ50深30孔,k2测三次(2.08、2.05、2.02)取平均值
2.05， k2.5测三次(2.62、2.46、2.45)取平均值2.51。

（c）水平扫描速度调节：用CSK-ⅠA试块R50和R100圆弧面（水平1:1）。

2.3. 检测准备及方法：全部检测按NB/T47013.3-2015执行
2.3.1 检测面
（a）检测区宽为焊缝本身26mm再加焊缝两侧各5mm，共计36mm。

（b）采用直射法检测时，探头移动区大于0.75P（1.5KT≈55mm）。

（c）采用一次反射法检测时，探头移动区大于1.25P（2.5 KT≈95mm）。

（d）探头移动区打磨除锈并且表面应平整。

2.3.2 检测方法见图1
从内表面单面双侧探，采用直射法和一次反射法。

计算探头选用是否合理：①能够扫查到整个截面。

②符合NB/T47013.3-2015规定。

（a）对接接头采用一种K值探头单面双侧锯齿型扫查。

（b）对接接头采
用两种K值探头单面单侧锯齿型扫查。

图1检测方法示意图
2.3.3. 距离-波幅曲线
板厚为14.5mm，用二次波扫查，距离-波幅曲线制作选取CSK-
ⅡA-1试块深10，20，30，40四点即可。

焊缝检测灵敏度为Φ2×40-18dB，补
偿4 dB。

2.4. 裂纹缺陷分析
容器丁字接头，纵缝处发现一处缺陷，位置如图2所示。

图2 裂纹缺陷位置示意图
探头置于图3位置1时，回波高SL+6 dB，水平54mm（焊缝正中心），深
1.8mm，当探头位于位置2时，回波高SL+1dB，深1.0mm，水平定位也在焊缝正
中心。

当探头位于图3位置1和位置2时，一次波均来自母材反射，而非焊缝外表面反射，故排除变型回波的可能。

该缺陷埋深为1.8mm。

3. 磁粉检测裂纹缺陷
因为超声测出缺陷埋深1.8mm，而磁粉可检测表面和近表面缺陷，一般检出
深度为（1～2）mm，所以用磁粉可以显示，故用磁粉检测发现裂纹10mm长。

4. 裂纹缺陷定量测定（测高、测长）
4.1 超声波一次波法定量测定（测高、测长）
为了准确定量，从容器外表面用一次波测高，测长。

打磨油漆，排除影响。

位置4 位置3图4 一次波测高示意图
将探头置于图4位置4缺陷波幅明显低于位置3，选用回波波幅较高一侧位置3对缺陷定量。

左右移动探头，缺陷波幅有多个高点，说明有一定长度，采用端部最大6 dB法测长，测得长度为22mm（明显大于磁粉表面显示10 mm长度）
用6 dB法测高，测得高为2.5mm（多次测试取平均值）
其对应关系如图5。

图5 MT、UT缺陷对应关系示意图
4.2 曲面补偿
曲面补偿，因纵焊缝有一定的
棱角度，未采用曲面补偿公式，而用实际测量近似估计（如图6）。

图6 实际测量示意图
用两个等高垫块（5mm）将直尺垫起，横跨焊缝，垫块放置在探头测高时位
置的外侧。

测量1至6处高度，依次为5.1 mm，4.9 mm，4.9 mm，4.9 mm，5.2 mm，5.2 mm。

该段曲率变化很小，可以忽略。

该缺陷最终定量为高2.5mm，长22mm。

5.裂纹缺陷的处理
按照《固定式压力容器安全技术检查规程》TSG21-2016第八章要求，发现裂纹，打磨消除，若强度满足要求，则不需返修，不影响定级，故对裂纹进一步测
高定量，尤为重要。

可以采用打磨消除的办法。

在打磨2.0 mm深后，MT显示两处裂纹(原来裂纹右侧又发现一条裂纹，略带拐弯)，其总长为25mm（含间距5mm），如图7所示。

图7 打磨裂纹缺陷示意图
继续打磨2mm后，裂纹消失。

该裂纹实际尺寸为深4mm长25mm，而超声定量为深2.5mm，长22mm。

与实际有些出入。

该缺陷打磨消除后，对形成的凹坑进行评定，符合《检规》要求，该容器可以继续使用。

6. 讨论
（a） UT/MT结论不一致，是因为两个缺陷埋藏深度不一样，一个埋藏浅磁粉可显示，一个埋藏深磁粉不可显示。

而超声两个都可以检出。

（b）打磨时MT发现的新问题（打磨后埋藏深的缺陷埋深变浅，磁粉可显示）。

（c）实践证明：容器已经使用三年有余，未出现问题，给使用压力容器单位节约一笔购买新容器费用，给使用单位带来很大的经济效益。

小结：对某台在役液化石油气储罐进行超声检测，对一处裂纹缺陷进行了较为准确的定量，并实施了打磨消除，积累了一定的实践经验。

参考文献：
1. 中国特种设备检验协会组织编写《超声波检测》，中国劳动社会保障出版社发行，2008年5月。

2. 中华人民共和国能源行业标准NB/T47013-2015《承压设备无损检测》，国家能源局发布，2015年4月。

3.《固定式压力容器安全技术检查规程》TSG21-2016。

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