壓力容器封頭如何選擇無損檢測方法？

壓力容器的封頭屬于整個壓力容器的主要受壓元件，無損檢測是保證壓力容器制造質(zhì)量的重要手段，企業(yè)在設(shè)計壓力容器產(chǎn)品時，必須要根據(jù)產(chǎn)品實際使用的工況、介質(zhì)、材料、結(jié)構(gòu)等因素，提出具有針對性的無損檢測方法、比例、質(zhì)量等級及其合格級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家標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定了其無損檢測方案。

一、需求背景

目前，壓力容器封頭檢測的國家執(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顯得過時了。此外，在綠色制造、節(jié)能減排和碳達峰碳中和等政策推動的當(dāng)下，也對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)量問題，對于封頭質(zhì)量的無損檢測方法也在不斷更新。

二、需求簡述

河北某管件公司想要對旗下的一批壓力容器的封頭進行無損檢測。由于封頭要應(yīng)用到壓力容器上，所以還需要參考壓力容器的國標(biāo)GB150系列來制定檢測方案。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損檢測方法，并且一定要參考壓力容器結(jié)構(gòu)，考慮無損檢測實現(xiàn)的可能性。由于要在設(shè)計文件上標(biāo)準(zhǔn)無損檢測方法，所以必須明確無損檢測方法、比例、質(zhì)量要求及其合格級別之間的關(guān)系，提出合格級別和驗收準(zhǔn)則。

三、標(biāo)準(zhǔn)分析

1.壓力容器標(biāo)準(zhǔn)分析

國標(biāo)GB150系列對壓力容器的規(guī)定的：先拼板后成型凸形封頭上的所有拼接接頭，應(yīng)進行100%無損檢測(圖樣規(guī)定的RT或UT)，其質(zhì)量要求和合格級別符合圖樣規(guī)定。這里只是對凸形封頭的要求，而不包括錐形封頭;并且雖然沒有指明無損檢測時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進行100%符合圖樣規(guī)定方法的RT或UT及合格級別。這里明確的也是凸形封頭，并且要求在成型后進行100%無損檢測。主要考慮凸形封頭成型過程中發(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，主要是彎曲和拉伸變形;而封頭旋壓成型時，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，過渡轉(zhuǎn)角區(qū)次之，球面區(qū)最小。

錐形封頭的A、B類接頭應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進行100%或局部符合圖樣規(guī)定方法的RT或UT及合格級別。當(dāng)局部無損檢測時，過渡段轉(zhuǎn)角部位必須全部檢測。雖然沒有給出“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，其無損檢測要求理應(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，才以壓制成型。

總結(jié)來講很多企業(yè)傾向于拼板檢測合格后成型，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。

四、方案建議

考慮到該公司對檢測方案的訴求是安全、經(jīng)濟、合理，所以我們的建議是：封頭無損檢測方案應(yīng)根據(jù)封頭的加工成型方法來確。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行100%符合圖樣規(guī)定的RT或UT合格，成型后再對圓弧過渡區(qū)到直邊段的焊接接頭進行復(fù)測合格。

(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和復(fù)測合格外，尚應(yīng)對封頭圓弧過渡區(qū)到直邊段的內(nèi)外表面進行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類接頭可按圖樣的圓筒無損檢測要求提出。只對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、無損檢測方法的選擇方案

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進行100%射線檢測、超聲檢測(有色金屬制封頭應(yīng)優(yōu)先進行射線檢測)、或衍射時差法超聲檢測，其檢測技術(shù)等級、合格級別應(yīng)符合設(shè)計文件或訂貨技術(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類焊接接頭，成形后應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計文件、訂貨技術(shù)文件的規(guī)定，按NB/T47013.2、NB/T47013.3、NB/T47013.10進行100%或局部射線檢測、超聲檢測(有色金屬制封頭應(yīng)優(yōu)先進行射線檢測)、或衍射時差法超聲檢測，其檢測技術(shù)等級、合格級別應(yīng)符合設(shè)計文件或訂貨技術(shù)文件規(guī)定。當(dāng)采用局部無損檢測時，焊縫交叉部位以及平底形、錐形封頭的過渡段轉(zhuǎn)角部位應(yīng)全部檢測，其檢測長度可計入局部檢測長度之內(nèi)。

3.封頭拼接焊接接頭也可按NB/T47013.11進行X射線數(shù)字成像檢測，檢測技術(shù)等級、合格級別應(yīng)符合設(shè)計文件或訂貨技術(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)計文件或訂貨技術(shù)文件規(guī)定的方法，按NB/T47013.4、NB/T47013.5進行磁粉或滲透檢測，檢測結(jié)果Ⅰ級為合格：

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處的表面;

d)標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度下限值大于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對其焊接接頭表面進行滲透檢測，檢測結(jié)果Ⅰ級為合格：

a)拼接焊接接頭的內(nèi)、外表面;

b)焊補處的表面;

c)卡具、拉筋等臨時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，為此該方案對拼接封頭提出，應(yīng)當(dāng)在成型后進行無損檢測，如果成型前已經(jīng)進行無損檢測，則成型后還應(yīng)當(dāng)對圓弧過渡區(qū)到直邊段再進行無損檢測。這主要是考慮了封頭的圓弧過渡區(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)在成型后進行無損檢測;同時提示拼接封頭最好在成型前無損檢測，以防成型時開裂，而成型后再對圓弧過渡區(qū)到直邊段進行復(fù)測。