压力容器无损检测-超高压容器的无损检测技术

　　按照《超高压容器安全监察规程》(以下简称为《规程》)规定^[1],满足工作压力1 000 MPa≥p≥100 MPa(新《规程》送审稿中为1 400 MPa),内直径≥100 mm,介质为气体或气/液体的容器为超高压容器。但是军事装备用的超高压容器和机械上独立的超高压部件(如超高压压缩机、超高压泵的缸体等)不适用于《规程》。超高压容器不但工作压力很高,而且工作温度也较高,最高可达到1 500℃。

　　超高压容器不但能促进化学反应(如乙烯的聚合),还能改善一些物质的表面状态、分子排列以及物理性能[2](如硅酸盐产品、塑料、粉末冶金等金属、非金属产品),还能模拟地球深处高温高压条件,进行地球物理、地质力学、岩石实验的研究。

　　超高压容器由筒体和主要受压元件组成。主要受压元件有顶底盖、凸肩头盖和螺栓、卡箍、框架等紧固件;其中用钢多选Cr-Ni-Mo或Cr-Ni-Mo-V等低合金高强度钢;其筒体常用的结构有单层厚壁筒体、双层或多层筒体、绕丝式筒体、剖分块式筒体和层间充压式筒体等。我国超高压容器筒体结构的选择,一般最高工作压力在100~300 MPa时,常选用单层厚壁锻造筒体或双层热套筒体结构;最高工作压力在200~350 MPa,用于高温等静压处理时,常选用绕丝式筒体结构;最高工作压力在300 ~800 MPa时,常选用双层热套筒体或三层热套筒体结构;最高工作压力在800~1 000 MPa时,常选用三层热套加自增强筒体结构;最高工作压力在1 000 MPa以上时,常选用内层剖分扇块的筒体结构。整体锻造的厚壁超高压容器在国内外应用最为广泛。主要承压零部件多为各种形状的锻件。

　　目前,国内只有《规程》对超高压容器的材料、设计、制造、使用与管理、定期检验和安全附件等方面进行原则性规定,并无相应的标准具体规定如何制造和定期检验。美国ASME规范第Ⅷ卷第3册对设计压力>68.9 MPa(10 000 psi)的设计、制造、检验和超压保护给出了详细要求。

　　1　制造过程中的无损检测技术

　　超高压容器是由各部件按不同连接方式装配而成。在各部件互相装配前,特别是一些装配后无法拆卸的部件,必须按照《规程》的有关规定、相关标准、设计图样及技术条件的要求进行无损检测,合格后进行装配。

　　超高压容器部件制作以锻造为主。锻件的生产过程主要包括炼钢原材料的精选和准备、钢的冶炼、钢锭的浇注、钢锭的加热与锻造成型、锻件的冷却与热处理。因此锻件中可能存在的缺陷有铸造缺陷,如已变形的残余缩孔、疏松、夹杂、裂纹等;锻造缺陷有折叠、白点、裂纹等;热处理缺陷有裂纹等。

　　《规程》规定对筒体锻件在热处理前后应各进行一次100%超声检测。其它主要受压元件一般在热处理后,孔、台螺纹等结构机械加工前应进行一次100%超声检测。在精加工后进行100%磁粉检测或渗透检测。制造单位根据设计技术条件的要求,一般在耐压试验后,还应对容器进行一次100%超声检测和表面检测。