韩金峰(中原石油勘探局工程建设总公司西部工程处， 河南濮阳457000)

[摘要] 叙述了球型储罐在制作和安装过程中所采用的无损检测技术。在制作过程中，对无损检测的要求为球壳钢板的超声检测，人孔、接管和支柱焊缝的磁粉或渗透检测；在安装过程中，对焊缝内部的缺陷常用射线或超声的检测方法，对焊缝的表面缺陷采用磁粉或渗透检测方法。在耐压试验中同时进行声发射检测。
[关键词] 压力容器；球形储罐；无损检测

球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于石油、化工、冶金等部门，它可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮及其他介质的储存容器。也可作为压缩气体(空气、氧气、氮气、城市煤气) 的储罐。
球形罐与立式圆筒形储罐相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积Z小，故所需钢材面积少；在相同直径情况下，球罐壁内应力Z小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1 倍，故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。
由上述特点可知，采用球罐，可大幅度减少钢材的消耗，一般可节省钢材30%～45%；此外，球罐占地面积较小，基础工程量小，可节省土地面积。球形储罐在现场的组装方法主要有散装法和球带组装法等。散装法是在安装基础上安妥支柱，然后将单块或多块组焊好的球瓣进行吊装；球带组装法是先将球瓣在平台上按不同的球带分别组装，并完成纵缝的焊接，然后再将球带组装成整球，焊接环缝。为了保证球罐质量，对于施工球罐的检测包括两部分：对于预制的球壳板进行检测和对焊接完的焊缝进行检测。

1 球形储罐制造过程中采用的无损检测技术

球形储罐在工厂制造工艺过程包括球壳板的切割及压制成型，人孔、接管和支柱的焊接等，在制作过程中，对无损检测的要求为球壳钢板的超声检测，球壳板坡口的磁粉或渗透检测，人孔、接管和支柱焊缝的磁粉或渗透检测；检测标准为JB4730- 1994《压力容器无损检测》。对球壳用钢板进行超声检测的主要目的是发现板材在冶炼和轧制过程中产生的白点、裂纹和分层等缺陷。钢板在切割好后，球壳板周边<100mm 内应进行超声检测。对于标准抗拉强度下限值σb>540Mpa的钢材，气割坡口表面应进行磁粉或渗透检测。另外，还要对人孔、接管和支柱焊缝的表面进行磁粉或渗透检测。

2 球形储罐制造过程中采用的无损检测技术

2.1 射线与超声检测

GBl2337 标准第8.6.4.1 规定，凡符合下列条件之一的球壳对接接头，应按图样规定的检测方法，进行的射线或超声检测，即
1)厚度δs>30mm 的碳素钢和16MnR 钢制球罐。
2) 厚度δs>25mm 的15MnVR和15MnVNR钢制球罐。
3) 材料标准抗拉强度下限值σb>540MPa的钢制球罐。
4) 进行气压试验的球罐。
5) 图样注明盛装易燃和毒性为极度危害或高度危害物料的球罐。
6) 图样规定须进行检测的球罐。检测标准按JB4730 进行，射线照相的质量要求应不低于AB级。对检测的对接接头，检测结果不低于Ⅱ级为合格；对局部检测的对接接头，检测结果不低于Ⅲ级为合格。对于超声检测的对接接头，I 级为合格；局部检测的对接接头，不低于Ⅱ级为合格。射线检测使用的探伤设备包括X射线探伤机和γ射线探伤机，一般X射线探伤机适用于厚度<50mm 的钢板，75Seγ源检测厚度范围为10mm~40mm，1921rγ，源检测厚度范围为20mm~100mm，60Coγ源梭测厚度范围为40mm~200mm。
由于球形储罐结构的特点，射线探伤特别适合采用γ源，将γ源放在球罐的中心，一次透照即可完成所有焊缝的检测，效率很高。超声检测方法适用于母材厚>8mm，全焊透熔化焊对接焊缝内部缺陷的检测。采用的仪器为A 型脉冲反射式超声波探伤仪，仪器的工作频率范围为1MHz~5MHz。采用的探头一般为2MHz~5MHz 频率的K值探头，利用一次反射法在焊缝的单面双侧对整个焊接接头进行检测。当母材厚度>46mm 时，采用双面双侧的直射波检测。对于要求比较高的焊缝，根据实际需要也可将焊缝余高磨平，直接在焊缝上进行检测。检测区域的宽度是焊缝本身加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，而且Z小为10mm。

2.2 磁粉检测与渗透检测

由于球形储罐在现场露天安装焊接，工作条件较差，易出现表面裂纹，因此对重要部位的焊缝，其表面应进行磁粉渗透检测。GBl2337规定，符合下列条件的部位应按图样规定的方法，进行表面检测，即
1) 嵌入式接管与球壳连接的对接接头表面。
2) 焊补处的表面。
3) 工卡具拆除处的焊迹表面和缺陷修磨处的表面。
4) 支柱与球壳连接处的角焊缝表面。http://

5) 凡进行射线或超声检测的球罐上公称直径<φ250mm 的接管与长颈法兰、接管与接管对接接头表面。磁粉或渗透检测前应打磨受检表面至露出金属光泽，并应使焊缝与母材平滑过渡。检测标准按JB4730 进行，检测结果Ⅰ级合格。

2.3 耐压试验的声发射检测

球形储罐在制造完成后，Z终都要以水或空气为介质进行耐压试验，以考核和确认其安全质量。对一些特殊要求的球形储罐，在水压试验时还需同时进行声发射检测，以检测球形储罐在耐压试验过程中可能出现的缺陷开裂、裂纹萌生与扩展，并对耐压试验过程中球罐的结构完整性进行评价。声发射检测一般采用多通道声发射仪，探头阵列采用三角时差定位的方式对球形储罐进行整体实时监测，声发射探头之间的间距一般为3m~5m。比如，Z常见的400m3 球罐需采用18 个通道，1000m3球罐需采用26 个通道。http:///

由于新安装球罐的水压试验*次加载，球壳焊接和组装产生的残余应力得到逐步释放，声发射信号很丰富，声发射定位源会较均匀地分散在球壳的各个部位，但在人孔、支柱角焊缝、错边、热处理不均匀和有缺陷开裂的部位等由于应力集中较大，易出现声发射定位源集团。声发射检测技术可以确定活性缺陷的具体位置，但要确定声发射源内具体存在什么性质的缺陷，目前还需要采用常规无损检测方法进行复验。
无损检测技术在球罐的制作和安装过程中，对保证其质量和安全运行扮演极其重要的角色。另外，在球罐的使用中的无损检测用到的电磁涡流检测和磁记忆检测等新技术在在线检测方面已开始得到应用。可以预计，随着新的无损检测技术的发展，必将有一些检测速度更快、灵敏度和可靠性更高、缺陷显示更直观的新方法在球罐的检测中得到应用。