壓力容器封頭如何選擇無(wú)損檢測(cè)方法？

壓力容器的封頭屬于整個(gè)壓力容器的主要受壓元件，無(wú)損檢測(cè)是保證壓力容器制造質(zhì)量的重要手段，企業(yè)在設(shè)計(jì)壓力容器產(chǎn)品時(shí)，必須要根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用的工況、介質(zhì)、材料、結(jié)構(gòu)等因素，提出具有針對(duì)性的無(wú)損檢測(cè)方法、比例、質(zhì)量等級(jí)及其合格級(jí)別等完整且具體的要求。封頭的制造質(zhì)量關(guān)系到壓力容器的本質(zhì)安全，所以在壓力容器封頭的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定了其無(wú)損檢測(cè)方案。

一、需求背景

目前，壓力容器封頭檢測(cè)的國(guó)家執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T25198—2010，該標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)齡已經(jīng)有十多年之久，而這期間，封頭制造技術(shù)有了顯著的提高，而且新材料、新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn)，也讓GB/T25198—2010顯得過(guò)時(shí)了。此外，在綠色制造、節(jié)能減排和碳達(dá)峰碳中和等政策推動(dòng)的當(dāng)下，也對(duì)壓力容器及封頭制造提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)要求。為了避免封頭在服役期間出現(xiàn)失效、安全質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)于封頭質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)方法也在不斷更新。

二、需求簡(jiǎn)述

河北某管件公司想要對(duì)旗下的一批壓力容器的封頭進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。由于封頭要應(yīng)用到壓力容器上，所以還需要參考?jí)毫θ萜鞯膰?guó)標(biāo)GB150系列來(lái)制定檢測(cè)方案。他們的訴求就是要求根據(jù)材料和制造工藝選擇最合適的無(wú)損檢測(cè)方法，并且一定要參考?jí)毫θ萜鹘Y(jié)構(gòu)，考慮無(wú)損檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的可能性。由于要在設(shè)計(jì)文件上標(biāo)準(zhǔn)無(wú)損檢測(cè)方法，所以必須明確無(wú)損檢測(cè)方法、比例、質(zhì)量要求及其合格級(jí)別之間的關(guān)系，提出合格級(jí)別和驗(yàn)收準(zhǔn)則。

三、標(biāo)準(zhǔn)分析

1.壓力容器標(biāo)準(zhǔn)分析

國(guó)標(biāo)GB150系列對(duì)壓力容器的規(guī)定的：先拼板后成型凸形封頭上的所有拼接接頭，應(yīng)進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè)(圖樣規(guī)定的RT或UT)，其質(zhì)量要求和合格級(jí)別符合圖樣規(guī)定。這里只是對(duì)凸形封頭的要求，而不包括錐形封頭;并且雖然沒(méi)有指明無(wú)損檢測(cè)時(shí)間是在成型前還是成型后，但要求封頭最終應(yīng)合格。

2.封頭標(biāo)準(zhǔn)分析

GB/T25198中規(guī)定先拼板后成型的凸形封頭，成型后其拼板焊接接頭應(yīng)按JB/T4730進(jìn)行100%符合圖樣規(guī)定方法的RT或UT及合格級(jí)別。這里明確的也是凸形封頭，并且要求在成型后進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè)。主要考慮凸形封頭成型過(guò)程中發(fā)生較大的彎曲變形，容易產(chǎn)生裂紋等缺陷。封頭沖壓成型時(shí)，主要是彎曲和拉伸變形;而封頭旋壓成型時(shí)，主要是彎曲和擠壓變形。所不同的是旋壓封頭直邊變形最大/厚度減薄量最大，過(guò)渡轉(zhuǎn)角區(qū)次之，球面區(qū)最小。

錐形封頭的A、B類(lèi)接頭應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行100%或局部符合圖樣規(guī)定方法的RT或UT及合格級(jí)別。當(dāng)局部無(wú)損檢測(cè)時(shí)，過(guò)渡段轉(zhuǎn)角部位必須全部檢測(cè)。雖然沒(méi)有給出“相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)”，但還是考慮了錐形封頭成型不同于凸形封頭，其無(wú)損檢測(cè)要求理應(yīng)特殊考慮。一般錐形封頭以卷筒方式成型，并輔以沖壓或旋壓折邊。當(dāng)小端直徑較小時(shí)，才以壓制成型。

總結(jié)來(lái)講很多企業(yè)傾向于拼板檢測(cè)合格后成型，成型后再輔以變形大的部位復(fù)查;而GB150及GB/T25198標(biāo)準(zhǔn)則傾向于成型后檢測(cè)。

四、方案建議

考慮到該公司對(duì)檢測(cè)方案的訴求是安全、經(jīng)濟(jì)、合理，所以我們的建議是：封頭無(wú)損檢測(cè)方案應(yīng)根據(jù)封頭的加工成型方法來(lái)確。定

(1)采用沖壓或旋壓的凸形封頭，其拼板的焊接接頭宜在成型前進(jìn)行100%符合圖樣規(guī)定的RT或UT合格，成型后再對(duì)圓弧過(guò)渡區(qū)到直邊段的焊接接頭進(jìn)行復(fù)測(cè)合格。

(2)采用冷沖壓或冷旋壓的凸形封頭，其拼板的焊接接頭除按要求檢測(cè)和復(fù)測(cè)合格外，尚應(yīng)對(duì)封頭圓弧過(guò)渡區(qū)到直邊段的內(nèi)外表面進(jìn)行100%MT或PT-I合格。

(3)采用卷制成型的錐形封頭，其拼板焊接接頭及兩段錐殼組焊的B類(lèi)接頭可按圖樣的圓筒無(wú)損檢測(cè)要求提出。只對(duì)沖壓或旋壓折邊的及以壓制成型的錐形封頭，才有必要提出100%圖樣規(guī)定RT或UT合格要求

五、無(wú)損檢測(cè)方法的選擇方案

1.先拼板后成形的封頭、以及分瓣成形后組焊封頭中先拼板后成形的頂圓板，成形后其拼接焊接接頭應(yīng)采用設(shè)計(jì)文件或訂貨技術(shù)文件規(guī)定的方法，按NB/T47013.2、NB/T47013.3、NB/T47013.10進(jìn)行100%射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)(有色金屬制封頭應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行射線檢測(cè))、或衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)，其檢測(cè)技術(shù)等級(jí)、合格級(jí)別應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件或訂貨技術(shù)文件規(guī)定。

2.錐形封頭以及分瓣成形后組焊的封頭的A、B類(lèi)焊接接頭，成形后應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)文件、訂貨技術(shù)文件的規(guī)定，按NB/T47013.2、NB/T47013.3、NB/T47013.10進(jìn)行100%或局部射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)(有色金屬制封頭應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行射線檢測(cè))、或衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)，其檢測(cè)技術(shù)等級(jí)、合格級(jí)別應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件或訂貨技術(shù)文件規(guī)定。當(dāng)采用局部無(wú)損檢測(cè)時(shí)，焊縫交叉部位以及平底形、錐形封頭的過(guò)渡段轉(zhuǎn)角部位應(yīng)全部檢測(cè)，其檢測(cè)長(zhǎng)度可計(jì)入局部檢測(cè)長(zhǎng)度之內(nèi)。

3.封頭拼接焊接接頭也可按NB/T47013.11進(jìn)行X射線數(shù)字成像檢測(cè)，檢測(cè)技術(shù)等級(jí)、合格級(jí)別應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件或訂貨技術(shù)文件規(guī)定。

4.凡符合下列條件之一的鋼制封頭，成形后應(yīng)采用設(shè)計(jì)文件或訂貨技術(shù)文件規(guī)定的方法，按NB/T47013.4、NB/T47013.5進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果Ⅰ級(jí)為合格：

a)封頭堆焊表面;

b)復(fù)合鋼板制封頭覆材側(cè)的拼接焊接接頭;

c)標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于540MPa的低合金鋼材及Cr-Mo鋼板制封頭經(jīng)火焰切割的坡口表、卡具、拉筋等臨時(shí)固定連接焊縫拆除后的焊痕表面以及該封頭的缺陷修磨或焊補(bǔ)處的表面;

d)標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于540MPa的低合金鋼材及Cr-Mo鋼板制封頭，其拼接焊接接頭的內(nèi)、外表面;

e)材料厚度大于20mm的奧氏體型不銹鋼、奧氏體—鐵素體型不銹鋼封頭拼接焊接接頭;

f)先拼板后成形凸形封頭上的所有拼接焊接接頭。

5.凡符合下列條件之一的有色金屬制封頭，成形后應(yīng)按NB/T47013.5對(duì)其焊接接頭表面進(jìn)行滲透檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果Ⅰ級(jí)為合格：

a)拼接焊接接頭的內(nèi)、外表面;

b)焊補(bǔ)處的表面;

c)卡具、拉筋等臨時(shí)固定連接焊縫拆除后的焊痕表面。

由于封頭是壓力容器的關(guān)鍵部件，為此該方案對(duì)拼接封頭提出，應(yīng)當(dāng)在成型后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，如果成型前已經(jīng)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，則成型后還應(yīng)當(dāng)對(duì)圓弧過(guò)渡區(qū)到直邊段再進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。這主要是考慮了封頭的圓弧過(guò)渡區(qū)和直邊段是加工中變形最大的部位而容易產(chǎn)生缺陷，所以才要求拼接封頭應(yīng)當(dāng)在成型后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè);同時(shí)提示拼接封頭最好在成型前無(wú)損檢測(cè)，以防成型時(shí)開(kāi)裂，而成型后再對(duì)圓弧過(guò)渡區(qū)到直邊段進(jìn)行復(fù)測(cè)。