在用压力容器定期检验渗透探伤的应用

　　1　压力容器承受内力的应力分析

　　分析压力容器强度问题就是要确定容器在内压作用下,将产生什么样的应力,以及这种应力按照怎样的规律分布,从而确定整个容器中最容易发生强度破坏的危险部位,以及危险部位的应力状态。压力容器可分为厚壁容器和薄壁容器两大类。所谓厚壁与薄壁并不是按容器器壁厚度的大小来划分的,它是一种相对概念,一般系根据容器外径与内径的比值K的大小来划分。K≤1.1～1.2者为薄壁容器,超过这个范围为厚壁容器,现在我国对压力容器划分的类别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类、超高压容器、储运容器,从容器的K值来看大多为薄壁容器,特殊情况除外。

　　薄壁容器的形状多种多样,其应力分布规律也各不相同。薄壁圆筒是其中应用最广的一种,石油、化工、机械等所用的压力容器除去两端的封头,其主体部分大多为圆柱形壳体。由于器壁很薄,所以可近似地认为应力沿壁的厚度方向是均匀分布的。在薄壁圆筒中,不考虑筒体与封头连接处局部地区应力分布的不均匀性,可以认为沿筒体轴线方向各处的应力大小是相等的。

　　如图1所示,薄壁圆筒在内压力P的作用下,其壳壁上任意一点将产生两个方向的应力。一是由于内压作用在圆筒两端,将使圆筒沿轴向伸长,因而在壳壁中引起轴向拉伸应力,称为轴向应力或径向应力,一般用符号σ2表示;二是由于圆筒在内压作用下均匀向外膨胀,所以在壳壁的圆周切线方向产生了拉伸应力,称为切向应力、周向应力或环向应力,一般用符号σt表示。除了上述应力分量外,壳壁中实际上存在着第三种应力分量即径向应力(一般用符号σr表示),但它和切向应力、轴向应力相比是很小的,因而在薄壁圆筒中可以忽略不计。因此,薄壁圆筒壁中任意一点为两向应力状态,而筒体与封头连接处应力分布的不均匀性不来源于筒体与封头系焊接连接,对筒体受力是均匀的,而对焊缝受力不均匀,常年受不均匀的应力,使之焊缝处应力集中,加之容器在频繁的加压、卸压过程中,材料受到交变应力的作用,在交变应力作用下容器的较高应力部位会产生细微的裂纹等缺陷,由于应力集中存在使微裂纹逐渐扩大,应力继续不断地交变,在裂纹扩大到一定程度后,如果载荷达到一定数值,遇到冲击和振动时,容器就会沿着裂纹发生破裂。

　　综上所述,压力容器易腐蚀部位焊缝、角焊缝外表面的检查是在用压力容器定期检验的重点,必须进行渗透探伤,这是一项不可缺少的检验手段。

　　2　焊缝渗透探伤

　　由于压力容器的组成是由筒体、封头焊缝连接而成,焊缝的表面探伤检验是十分重要的,渗透探伤是利用毛细现象使渗透液渗入缺陷,经清洗使表面渗透液去除,而缺陷中的渗透液残留,再利用显像剂的毛细作用吸附出缺陷中残留的渗透液,而达到检验缺陷的目的,达到这个目的必须严格遵守渗透探伤六个步骤的顺序,如图2所示。