压力容器无损检测——-球形储罐的无损检测技术

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　　压力容器按几何形状分类,有球形容器、圆筒形容器、锥形容器和组合形容器等四大类。与其它形状的压力容器相比,球形容器由于其几何形状的中心对称性,因此受力最均匀,在相同的壁厚条件下,球形容器的承载能力最高,反之,在同样的内压条件下,球形容器所需要的壁厚最薄;在相同的容积条件下,球形容器的表面积最小;因此,在储存相同压力和体积物料的条件下,采用球形容器最节约钢材,而且占地面积最小^[1]。

　　鉴于球形容器的上述特点,目前国内外主要采用球形储罐来储存各种气体和液化气体,在石油、化工、冶金和城市燃气供应等方面得到广泛使用。最常见的为石化厂的石油液化气和液态乙烯等烯烃球罐,城市供气的大型天然气和煤气球罐,化肥厂的液氨球罐,炼钢厂的氧气、氮气和氩气球罐等;最常用的公称容积为50, 120, 200, 400, 1 000, 2 000,5 000,8 000和10 000 m³等;国内常用的材料为20R,16MnR,15MnVR和15MnVNR钢,也有许多从日本进口球罐采用的材料为SPV36,壁厚一般在20~50mm,30mm左右的最多。根据2003年的统计,我国拥有容积≥50m³的球罐5 800多台^[2]。

　　球形容器的结构由球壳和支座两部分组成,球壳由许多块球瓣组焊而成,球瓣的拼接方式一般有足球式分瓣和橙皮式分瓣两种。国内建造的球形储罐大部分为橙皮式分瓣,通常将球面比照地球分为五部分,即赤道带、南温带、北温带、南极板(即底版)和北极板(即顶板)。支座的形式主要有支柱和裙座两类,一般小型球形容器采用裙座式,>50m3的球罐采用赤道正切支柱式。由于球形储罐的几何尺寸很大,再加上运输的限制,其制造过程为先在压力容器制造厂压好球瓣,预焊好支柱,然后运输到现场进行总体组装,因此采用的无损检测方法必须适于现场操作。

　　球形储罐在使用过程中,内部易受介质的影响,外部易受大气环境的影响,某些情况下可产生应力腐蚀开裂;球罐支柱的角焊缝是应力集中最大的部位,也是在用检验的重点。

　　本文根据球形储罐制造、安装和使用的特点,综述了在不同阶段采用的无损检测技术的特点。

　　1　球形储罐制造过程中采用的无损检测技术

　　球形储罐在工厂的制造工艺过程包括球壳钢板的切割及压制成型,人孔、接管和支柱的焊接等;在工厂制造过程中对无损检测的要求为球壳钢板的超声检测,球壳板坡口的磁粉或渗透检测,人孔、接管和支柱焊缝的磁粉或渗透检测;检测标准为JB4730—1994《压力容器无损检测》。

　　对球壳用钢板进行超声检测的主要目的是发现板材在冶炼和轧制过程中产生的白点、裂纹和分层等缺陷。并非所有球壳用钢板都需超声检测,GB12337—1998《钢制球形储罐》规定,凡符合一定条件的球壳用钢板,必需逐张进行超声检测,即①厚度≥30mm的20R和16MnR钢板。②厚度≥25mm的15MnVR和15MnVNR钢板。③厚度≥20mm的16MnDR和09Mn2VDR钢板。④调质状态供货的钢板。⑤上下极板和与支柱连接的赤道板。