制造和安装过程中的无损检测方法20m以上的高塔大都采用分段制造后交货,在现场组装。各筒节之间的组对焊缝为对接焊缝,裙座与塔体采用搭接或对接焊缝,塔的所有内件(如塔盘等)从制造到装配,一般均在制造厂完成(与分段处相邻塔的支持圈、受液盘、降液板的支持板均只点焊,以利现场组装环焊缝),内件与塔体之间采用角焊缝,经检验后运至现场连同塔体一起吊装。
塔器制造、安装过程中的无损检测方法主要有射线、超声、渗透和电磁(包括磁粉和涡流)检测。对压力容器而言,无损检测方法标准均为JB4730.原材料的无损检测钢板容规规定,承装介质毒性程度为极度、高度危害;介质为液化石油气且硫化氢含量>100mg/L;最高工作压力10MPa;GB150及其它国家或行业标准中规定的用于制造壳体的碳素钢和低合金钢板,应逐张进行超声波探伤。GB150规定,厚度>30mm的20R和16MnR;厚度>25mm的15MnVR,15MnNbR,18MnMoNbR,13MnNiMoNbR和CrMo钢板;厚度>20mm的16MnDR,15MnNiDR和09MnNiDR等低温压力容器用钢板,均应逐张进行超声波探伤,质量等级不低于级。
多层容器的内筒和调质状态供货的钢板,应逐张进行超声波探伤,质量等级不低于%级。不锈钢复合钢板复合界面的结合率指标及检测范围,由设计单位在图样或相应技术文件中注明。JB4710规定,塔器裙座壳体按受压元件用钢要求选取。
锻件GB150对锻件的无损检测未作明确要求,由设计文件和相应标准确定,压力容器常用锻件标准为JB4726压力容器用碳素钢和低合金钢锻件、JB4727低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件和JB4728压力容器用不锈钢锻件。
钢管钢管的无损检测按技术条件和相应标准执行。GB150引用的钢管标准为GB5130高压用无缝钢管,GB6479化肥设备用高压无缝钢管,GB8163输送流体用无缝钢管,GB9948石油裂化用无缝钢管,GB13296锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管,GB/T14976流体输送用不锈钢无缝钢管和GB3087低中压锅炉用无缝钢管。钢管常用的无损检测方法有涡流和超声波检测。
焊接接头的射线和超声检测容规对压力容器焊接接头的无损检测人员资格、检测方法、检测时机和检测比例均有具体要求。如容规规定,焊接接头形状尺寸和外观质量检查合格后才能进行无损检测;有延迟裂纹倾向的材料应在焊接完成24h后进行无损检测;有再热裂纹倾向的应在热处理后再增加一次无损检测。对接焊接接头的无损检测比例分为全部(100%)和局部(20%)两种,铁素体钢制低温容器局部无损检测的比例应50%.容规对必须进行全部射线或超声检测的对接焊接接头作了明确规定。GB150对无损检测合格级别和必须检测的部位作了要求。由于塔器个头较大,一般需要分段制造,组对后运输到现场组装,现场焊接的焊接接头应按图纸和设计要求进行无损检测。
磁粉和渗透检测在容器上焊接的临时吊耳和垫板割除后留下的焊疤应进行渗透或磁粉检测;坡口表面、对接、角接和T型接头,应按有关标准的规定进行磁粉或渗透检测,铁磁性材料容器的表面检测应优先选用磁粉检测;现场组装焊接的容器在耐压试验前,应对现场焊接的焊接接头进行表面无损检测,耐压试验后应按有关标准规定进行局部表面无损检测;堆焊表面、复合钢板的复合层焊接接头应进行表面检测;JB4710还规定,塔壳材料标准抗拉强度b540MPa时,裙座与塔壳的连接焊缝,裙座材料为16Mn且名义厚度>30mm的裙座与塔壳连接焊缝,吊耳与塔壳之间的焊缝应进行表面无损检测。
GB150对表面无损检测的思路是,无法进行或不进行射线和超声检测的焊缝要进行表面无损检测。实际制造厂在射线或超声检测前,仍要进行表面无损检测,消除表面缺陷,保证一次检测合格率。
不锈复合钢板对接焊缝的无损检测很多塔器采用不锈复合钢板制造,承受强度的基材采用碳钢或低合金钢,内衬不锈复合钢板以防止介质腐蚀。由于设计单位对标准的理解,制造单位对制造工艺的掌握不同,在制造、使用和检验单位之间经常出现一些矛盾,主要由过渡段及复合层焊缝中出现的缺陷引起。例如,一些设计单位规定,基材焊缝焊好之后进行射线探伤,合格后焊复合层对接接头,然后进行表面无损检测。制造厂由于过渡段及复合层焊缝的焊接工艺控制不严,复合层焊接接头中出现大量缺陷(包括裂纹、未熔合和未焊透)。
使用单位在新设备入厂验收时射线检测抽查发现大量问题,甚至有些是在使用一段时间后由检验单位发现问题,造成有关各方相当尴尬的局面。因此,即使是设计单位规定,焊接接头20%射线探伤%级合格(不注明探伤时机,也就是整个焊接接头包括复合层焊缝,要求射线探伤%级合格),还是会在20%以外区域发现问题。要解决这些矛盾,制造厂要加强管理,提高焊接人员的水平和责任感,提高焊接水平,保证焊接质量。从无损检测角度出发,在过渡段焊接完成后,增加一道表面渗透检测工序,避免过渡段出现大量焊接缺陷,造成以后返修困难。
结束语塔器的无损检测方法主要有射线、超声、渗透和电磁检测方法,原材料、设备制造安装过程和使用过程中的无损检测是塔设备安全运行的保证。
随着装置的大型化,工艺条件的复杂化,塔设备的材料、结构和焊接方法也在发生变化,给塔器无损检测带来新的课题,如奥氏体不锈钢和哈氏合金等焊接接头的超声波检测、高低温环境下的在线检测以及新型无损检测技术(包括在用设备磁记忆、电磁检测技术)的应用等,需要广大无损检测工作者,包括仪器、探头生产商和检测人员共同努力,以满足炼油、化工、石化及其它行业经济建设的发展需要。