摘 要：储能压力容器在我国化工、燃气、石油等行业有着广泛的应用。在众多大型储罐中，球罐是最实用的，其质量对以后的使用安全有着重要的影响。从球罐的特点出发，对球罐生产、安装和使用过程中的无损检测技术进行了研究和探讨，介绍了各种无损检测技术和发展方向，为我国无损检测技术的发展提供理论帮助。
关键词：球形储罐；无损检测；发展方向
引言
随着我国经济和科技的发展，各行各业的发展速度也在加快。作为化工、天然气、石油等行业的重要储存设备，其工作环境条件相对较差，大多在露天，工作压力较大。如果其制造安装有缺陷，在使用中极易造成严重事故。因此，在生产和使用过程中，有必要对球罐进行严格的技术检验。无损检测技术是在保证设备不受损坏的前提下进行的无损检测。通过不同的检测方法，可以检测出设备的表面和内部缺陷，有利于工作人员及时采取补救措施，提高压力容器的质量，避免安全事故的发生。
一 球形储罐的特点
球罐形状特殊，对称性强，压力均匀。因此，最大允许承载力高于其他压力容器。另外，在储存条件相同的情况下，球罐在占地面积和制造成本方面也有一定的优势。
二 球形储罐的无损检测技术及发展方向
（一）球形储罐安装过程中的无损检测技术要求
表面探伤主要是磁粉和渗透检测，铁磁性材料进行表面探伤优先采用磁粉探伤，如在球罐内应采用荧光磁粉探伤，探伤位置为内外表面对接焊缝、焊补处、接管角焊缝、支柱、垫板角焊缝。要注意的是有再热裂纹倾向材料的球罐焊接接头在热处理后或耐压试验后增加一次100﹪表面探伤；准抗拉强度下限不小于540MPa材料的球罐在耐压试验前也要增加一次100﹪表面探伤。检测之前需要对检验部位进行打磨处理，打磨的程度以出现金属光泽为标准，此外，还需要保证母材和焊缝之间的过度较为平滑。此检测的主要标准为JB4730，检测结果需要达到Ⅰ级标准才能符合相关的质量标准。
（二）球形储罐制造过程中的无损检测技术要求
在生产过程中，主要操作是切割球壳钢板、压钢板、焊接各种连接管等，也是主要的检测对象。碳钢和低合金钢球壳钢板一般采用超声波检测技术；壳体和接管焊缝的坡口采用磁粉和渗透检测技术。超声波检测的要求是检测钢板是否存在分层、裂纹、白点等缺陷，这些缺陷一般是由于压制和熔炼工艺不合理造成的。球壳用钢板的超声波检测要求和质量水平主要以钢制球罐为基础，对不同类型和厚度的钢板有不同的要求。例如，如果钢板厚度大于20 mm且小于250 mm，则需要使用圆形或方形晶片的单晶直探头。对已切割的钢板进行检测时，应在周围100 mm范围内进行超声波检测，检测应达到100%
（三）使用球形储罐检验时的无损检测技术要求
众所周知，球罐在使用过程中发生低应力脆性断裂或爆炸事故是非常危险的。球罐的操作断裂事故大多是由焊接区各种裂纹源的产生和扩展引起的。因此，有效地控制各种裂纹源可以提高球罐的安全运行。因此，对使用中的球罐进行定期检验是非常必要的，而无损检测在定期检验中尤为重要。球罐安装焊接质量控制不好，留下各种缺陷，其中裂纹是最常见、最危险的缺陷，主要由残余应力引起，裂纹分为表面裂纹和内部裂纹。因此，宜采用全面的超声波探伤方法。如有超标缺陷，应进行射线探伤复查。当然，只有渗透和射线检测才能用于奥氏体球罐。
三 球形储罐的无损检测技术发展方向
（一）超声相控阵检测
超声相控阵技术是利用不同形状的多单元换能器来产生和接收超声波束。通过控制换能器阵列中各元件发射（或接收）脉冲的延时，改变声波到达（或来自）物体某一点时的相位关系，实现聚焦和波束方向的变化。然后，采用机械扫描和电子扫描相结合的方法实现图像成像。与传统的超声检测相比，超声相控阵技术可以检测出复杂结构件和盲区的位置缺陷，并且由于波束角度和动态聚焦的可控性，检测频率较高。它可以实现高速、全方位、多角度的检测。相控阵检测技术在球罐检测中的应用越来越成熟。设备操作过程简单快捷，操作健康环保，对人和环境无害。如果与TOFD结合，可以弥补TOFD检测上下表面附近的盲区不足。
（二）衍射时差法超声波检测（TOFD）
TOFD是一种通过从待测试件内部结构的“端点”和“端点”获得衍射能量来检测缺陷的方法。与传统超声技术不同的是，TOFD方法不采用脉冲回波幅度来定量测量缺陷尺寸，而是依靠脉冲传播时间来定量测量缺陷尺寸。焊缝中间缺陷检测率高，是最精确的检测技术。检测中采用脉冲超声波检测，避免了上下表面附近的盲区，大大提高了检测精度。它在球罐检验中得到了广泛的应用。
（三）声发射检测
声发射检测技术是声发射源释放出的弹性波在结构中传播时携带有大量结构或材料缺陷处的信息，用仪器检测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术。声发射检测技术是一种动态无损检测方法，其信号来自缺陷本身，因此，用声发射检测法可以判断缺陷的活动性和严重性。这意味着与缺陷尺寸无关。而是显示正在扩展的最危险缺陷。球形储罐声发射检验是通过对球罐加压，球罐内存在的活动缺陷受力活动，产生声发射信号，然后参照料相关标准对检测到的声发射信号进行评价，然再对球罐作出综合评级。
（四）磁记忆检测
金属磁记忆检测技术是检测材料应力集中和疲劳损伤的一种新的无损检测和诊断方法。磁记忆检测可以发现材料应力引起的疲劳损伤，甚至导致裂纹缺陷的产生。磁记忆检测不需要对焊缝表面进行抛光处理，但在有漆层的情况下可以直接进行快速扫描检测。因此，该方法特别适用于球罐的在线检测。磁记忆检测方法发现球罐上存在高应力集中部位，易发生应力腐蚀开裂和疲劳损伤。在对球罐进行检测时，通常采用磁记忆检测仪对球罐焊缝进行快速扫描，找出压力容器焊缝的应力峰值位置，然后对这些峰值位置进行局部表面磁粉检测和内部超声波检测寻找可能的表面裂纹或内部缺陷的应力。
（五）电磁涡流表面裂纹检测
焊缝表面裂纹的磁粉或渗透检测都需要将被检焊缝表面事先进行清洁处理，除去表面防腐层或污垢，因此不适合球罐的在线检测。基于复平面分析的电磁涡流表面裂纹检测仪器采用电流扰动磁敏探头的涡流检测技术来检测焊缝的表面裂纹，此方法允许焊缝表面较为粗糙或带有一定厚度的防腐层，因此可用于球罐运行过程中的焊缝外表面裂纹的快速检测，也可用于球罐停产时的全面检验。
结束语
无损检测技术在球罐的制造、安装和使用中起着重要的作用，保证球罐的质量和安全运行。对于球罐的安装过程，无损检测技术可以在不影响球罐质量的前提下，有效地监测球罐的质量。定期对球罐的生产、安装和使用过程进行检查，可以及时发现质量缺陷并加以弥补，避免发生安全事故和不必要的财产损失。随着新技术的不断发展，电磁涡流检测、磁记忆检测等新技术越来越多地应用于在线检测。无论采用何种无损检测技术，都需要根据我国相关标准和球罐的具体情况进行检测。
参考文献
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