柳丽萍
浙江省特种设备科学研究院， 浙江 杭州 310000
摘要：压力容器包含承受压力的壳体、不同连接件和密封件，现已被广泛应用于石油化工、科研和军工行业。焊接工作是压力容器的重要加工程序，压力容器的质量与焊接有着直接的关系，因此焊接质量的检测也成为重点文章重点。本文就对一定数量的钢制压力容器焊缝内缺陷的焊接修补质量进行了综合分析，采用超声波探伤等检测手段，定量地确定缺陷性质，指出在超声波探伤过程中应该注意的有关技术问题，提出超声波检测是一种有效的对钢制压力容器的焊接进行质量控制的技术。
关键词：超声波；压力容器；无损检测
1引言
压力容器焊接是保证压力容器致密性和强度的关键，是保证压力容器质量的关键，是保证压力容器安全使用和作业的重要条件。焊缝中的缺陷是指一种欠缺、不足、不完善的地方，也就是物体的缺陷或损伤。焊接缺陷则可定义为焊接措施所导致的有碍工件使用性能的不连续性。为了充分发挥这批压力容器的使用潜能，减少浪费，用射线、超声、磁粉、硬度测试和现场金相等手段，进行综合分析，并解剖了典型缺陷，可以为压力容器安全评定提供依据。
2压力容器的制造工艺
压力容器制造中的安全要求主要有:严格遵循容器制造的安全标准;制造中，要确保各项标准有效。压力容器常用于高温、真空等环境中，承载易燃、易爆类物品。在制造中，必须规范安全要求，不论是在产品设计中，还是在产品制造中，都要对安全予以高度重视，这样才能保障制造的安全性，避免出现安全问题。
压力容器的材料选择是容器制造的前提，能够辅助提高制造的安全水平。材料选择是压力容器制造的第一环节，从容器整体安全的角度考虑，要规范材料的选择与应用。材料的选择不仅关系着压力容器的制造工艺，还关系着质量控制水平。材料的选择可依据以下三点:分析材料的化学特性、属性，在保障成本合理的情况下，选择对应的制造材料;确保材料的各项性能检测均达到标准要求，禁止将不达标的材料投人制造中;选择好各项材料的使用方式，以免影响压力容器的制造。
焊接是压力容器制造工艺的主要部分，用于连接压力容器的各个制造构件。焊接中，应该规范制造工艺，聘请专业的技术人员，合理操作焊接材料，预防工艺误差。压力容器制造中的焊接操作对技术人员有一定的要求，因此，技术人员必须遵循标准要求，落实焊接操作;焊接中，要采用管理、监督的方式监控整个焊接过程。
3焊接裂纹
3.1热裂纹产生的原因
其一低熔点化合物的偏析，钢种的硫磷杂质元素通过冶金反应生成的低熔点化合物存在较严重的宏观偏析现象，往往在焊缝中心部位形成液态薄膜，它是产生热裂纹的重要原因。其二焊接热应力的影响，焊接过程中不均匀加热与冷却产生的拉应力促使液相薄膜破坏而开裂，它是产生热裂纹的又一重要原因。其他因素的影响，不同物质的热物理特性都有所差异，产生应力也不同，不同的工艺方法及工艺参数，其焊接热输人不同，一次结晶的晶粒粗细，也会影响焊接应力的大小，焊缝的形成系数对偏析有较大的影响。这些因素都会造成热裂纹的产生。
3.2防止热裂纹产生的措施
控制焊缝的化学成分，为了减少焊缝形成低熔点化合物的倾向，尽可能控制母材硫、磷含量，降低焊缝的碳含量，提高焊丝的含锰量。改变焊缝组织状态，为了使拉应力作用下不产生裂纹，常采用向焊缝金属中加变质剂，从而调整焊缝金属化学成分，在焊缝中形成双向组织，以打乱焊缝金属的结晶方向，使低熔点共晶不能集中分布，从而减小热裂纹的倾向。
工艺措施:严格控制工艺参数，减慢冷却速度，选择合理的焊顺序和焊接方向，适当提高焊缝的形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹。采用碱性焊条和焊剂，由于碱性焊条和焊剂的熔渣具有较强的脱硫能力，因此具有较高的抗热裂能力。焊缝金属在冷却过程或冷却以后，在母材与母材一焊缝交界处的熔合线处产生的裂纹叫冷裂纹。这种裂纹较多的发生在低合金钢、中合金钢和高碳钢的焊缝金属热影响区中。其有可能在焊后立即出现，也有可能在焊后几小时，甚至几天以后出现，这种裂纹又叫做延迟裂纹。大的裂纹不是一下子就生成的，它是先发生几处小的(或显微的)裂纹，然后逐步向长度或深度上发展，几个小裂纹陆续联系起来。
4超声波探伤原理及其在压力容器对接焊缝中的应用
超声波探伤技术是应用了超声波在通过不同的介质后所形成的反射特征〔超声波在经由构件的检测表层藕合剂抵达构件内部后，会于构件之中进行传播，在遭遇焊接缺陷亦或是构件底部后便会反射到检测探头位置，进而依据超声波在显示屏中的具体位置以及波幅的高度，便能够计算出超声波所在的具体位置以及其大小情况。
第一，修正探测面。及时清除探测面上的氧化皮、油垢和焊接飞溅，探头移动区域内检测面应有良好的声祸合，一次反射波法的检测宽度为2.SKT，直射波法为1.SKT，其中K表示探头的斜率，T表示母材厚度。第二，测定斜探头的人射点和斜率。在对接焊缝内部缺陷检测的过程中一般应用斜探头，先必须测出斜探头的人射点和斜率K。斜探头的人射点一般为声束轴线和探头楔块底面的交点，斜探头的斜率K一般为声束与板中折射角的正切值。检测过程中对缺陷的定位精度直接受到斜探头的人射点和斜率影响，由于制造和磨损的原因，标称值与实际值之间可能存在一定的误差，因此必须在每次焊缝检测之前都要进行测定。
4.1探头的应用
在焊缝两侧涂刷藕合剂，工程检测中常用的祸合剂有甘油、浆糊、水等在检测过程中，要保持探头在工件表面平稳移动及藕合良好，所以在手持探头时，在上部要有一定的压力使其贴合，同时夹持探头移动进行扫查。扫查速度与探头的有效直径及仪器的重复频率有关，焊缝的手工检测，扫查速度一般在150mm/s以下，相邻探头的移动区域需要保证有15%以上的覆盖区域。
4.2扫查过程
在检测缺陷的过程中，保证斜探头与焊缝中心线检测面垂直，之后进行锯齿形扫查，同时保证焊接接头的截面在探头前后移动的范围内，在探头垂直移动的过程中还需要做出10-15。的左右转动。为了便于及时观察材料缺陷的动态波形，分辨出缺陷信号，确定工件的缺陷位置和形状，一般将左右扫查方式、转角扫查方式和环绕扫查方式结合起来在扫查过程中，由于探头的前后移动和左右移动导致探头在被测工件表面的运动轨迹为锯齿形，探头前后移动和左右移动的距离必须在相同方向覆盖区域的10%-20%。在初步扫查发现可能存在缺陷后，先用前后、左右扫查找到缺陷的最大回波，以此作为一个基准点，然后用前后扫查确定缺陷水平距离或深度，用左右扫查确定缺陷沿焊缝方向的长度，用转角扫查椎断缺陷方向.用环绦扫杳士致椎断缺陷形状。
结语
通过熟练掌握超声波无损检测技术能检测出压力容器焊接接头补焊焊道中的埋藏缺陷，并且具有指向性较强、灵敏度高、探测可靠性较高、探测效率高、成本低和设备轻便等特点。对于裂纹应先检查裂纹的始端、末端和裂纹的深度，确定后，先从裂纹的终端向始端清除打密，以防裂纹的扩展。清除后再做表面检测，确认将裂纹清除干净，然后再给予补焊。无论采用何种方法消除裂纹缺陷，都应使其形成相应坡口，按规定进行补焊。
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