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pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 热壁加 氢反应 器深厚 焊缝 的 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检测技术 陈建玉 袁 ， 榕 ７００ ； ３００ ２０３ ） ３０ １ （． １ 兰州石油 化工 机器厂 炼 化设 备公司 ， 甘肃 兰州 ２ 合肥通用 机械研究 所 压力 容器 检验站 ， ． 安徽 合肥 摘 要： 热壁加 氢反应 器是 一种具有 复杂结构 的设备 ， 本文对 热壁加氢反 应器深 厚焊缝 的 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检 测技术进行分 析和探讨 ， 有一定 的指导意义。 具 关键词： 热壁加 氢反 应 器； 深厚 焊缝 ；Ｏ Ｄ检测技 术 ＴＦ
中 图分 类 号 ： Ｑ ５ ；Ｇ１５ ２ Ｔ Ｏ ２ Ｔ １ ，８ 文 献标 识码 ： Ｂ 文 章编 号 ：０ １ ８ ７ ２０ ）８一Ｏ ４ ０ １０ —４ ３ （０ ４ ０ Ｏ ６— ３ ＴＯＦ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒ Ｔｈ ｃ — ｌ Ｗ ｅｄ ｏ ｅ ｍａ Ｄ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｉ ｋ— ｗａ ｌ ｌ ｆＴｈ ｒ ｌ
Ｗ ａ ｌｄ— ｈ ｄ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ Ｒｅ ｃ ｏ ｓ ｌ ｅ — ｙ ｒ ｇ ｎ ｔ ａ ｔ ｒ ｏ
ＣＨＥ Ｊａ Ｎ ｉｎ—ｙ ＹＵＡＮ ｎ ２ ｕ， Ｒｏ ｇ （ ．ａｚ ｏ ｅ ｏ ａ ＆ Ｃ ｅ ｃｌＭａｈｎ￣ Ｗｏｋ ，ａｚ ｏ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ １ Ｌｎｈ ｕＰ ｔ ｌ ｍ ｒｅ ｈｍｉ ｃ ｉｅ ａ ｒｓ Ｌ ｎｈ ｕ７ ０ ０ ， ｈｎ ；
２ Ｈ ｆ ｅｅａ Ｍａｈｎｒ ｅｅｒｈＩｓｔｅ Ｈ ｆｉ ３０ ，ｈｎ ） ． ｅ ｉ ｎｒ ｃｉｅ Ｒ ｓａ ｎｔｕ ， ｅ ０ ３ Ｃ ｉ ｅＧ ｌ ｙ ｃ ｉｔ ｅ２ １ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅｔｅｍａ ｌｌｄ — ｈ ｄｏ ｅ ａｉｎ ｒａ ｔｒ ａ ｏ ｌｘ ｓ ｕ ｔｒ ． ｅ ａｔ ｌ ｎ ｙｅ ｄ ｄ － ｓｒ ｃ ： ｈ ｈ ｒ ｌｗａ ｅ ｙ ｒｇ ｎ ｔ ｅ ｃｏｓｈ ｓ ａ ｃ ｍｐｅ ｔ ｃｕ Ｔ ｒ ｃｅ ａ ａ ｓｄ ａ ｅ ｏ ｒ ｅ ｈ ｉ ｌ ｎ
ｓｒ ｅ ｎ ｄ ｔｉ ｔｅＴ Ｄ ｔｃ ｏｏ ｙｆｒｔｉｋ—ｗａｌ ｌ ｆ ｅｍａ ｌ ｄ— ｈ ｄ ｏ ｅ ａｉｎ ｒａ ｔｒ ， ｄ ｈ ｃ ｂ ｄ ｉ ｅａｌｈ Ｏｌ ｅ ｈ ｌｇ ｏ ｃ ｉ ｎ ｈ ｌ ｄ ｏ ｔ ｒ ｌ ｗａｌ ｗｅ ｈ ｅ ｙ ｒｇ ｎ ｔ ｅ ｃｏ ａ ａ ｏ ｓ ｎ ｓ ａｃ ｒａｎ ｇ ｉｉｇｓｇ ｉｃ ｃ ． ｅｔｉ ｕｄｎ ｉ ｆ ａ ｅ ｎｉ ｎ
Ｋｅ ｒ ｓ ｔｅｍａ ｌｌ — ｈ ｄｏ ｅ ａｉｎ ｒａ ｔｒ ｔｉｋ— ｗ ｌ ｗ ｌ Ｔ Ｄ ｔｃ ｎ ｌｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｌｗａ ｅ — ｙ ｒ ｇ ｎ ｔ ｃｏ ； ｃ — ａｌ ｅｄ； ＯＦ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｄ ｏ ｅ ｈ １ 热壁加氢反应器深厚 焊缝主要检测技术 的特点
两种 ， 焊 结 构 热 壁 加 氢反 应 器 壁 厚 在 ８ 板 Ｏ～１０ ２ ｎ ｌ 常采 用 １ ４Ｍ Ｖ直线 加速器进行 检测 ； ｌ， ｎ通 ～ ｅ 锻焊 结构 的容器壁厚在 １０ ４ ｌ ， 有更厚 的 ， ８ ～２０ｎ ｌ也 ｎ 如神 华煤化工 项 目采 用 的热 壁加 氢 反 应 器壁 厚 要达 到 ３６ｉ ｌ ３ ｎ， ｎ 通常 采用 ９ ｅ Ｍ Ｖ或更 大 能量 的直线 加速 器 进行检测 。 目前 Ｊ４３ － ９（ Ｂ ７ ０－ ４ 压力容器无损检测》（ 标 准 的 壁 厚 检 测 范 围 为 ２～２０ ｉ ｌ 正 在 修 订 的 ５ ｎ ， ｎ Ｊ４ ３ Ｂ ７０标准 已将 壁厚 检测 范 围扩 大至 ２～ Ｏ ｌ ， ４ ＯＩｌ ｌ１ 【 基本上可满足热壁加 氢反 应器主焊缝 的射线检测要 求 。热壁加氢反应器主焊缝
射线 检测 主要采用高梯 度噪声 比的胶 片（ Ｔ 、 Ｔ 、 ２天津 Ｖ型 等 ） 由于 国内胶 ， 片 的层次性 比较 差 ， 这类 焊缝 的检测 主要 采用进 口
胶片 （ Ａ ｆ ２ Ｄ 、 ｏａＲ Ｓ 如 ｇ Ｄ 、３ Ｋ ｄｋ 、Ｒ等 ） ａ 。当前 国内对热
热 壁加氢反应器 主焊缝一般采 用多层 焊道窄间 隙埋 弧 自动焊工艺 ， 口为 工 ， 坡 型 单侧坡 口角度一般 小于等于 ２ ， 。主体材 料对 成型 、 接 、 焊 热处 理 的温度 控制要求 比较 苛刻 ， 造 时常见 的裂 纹和 未熔 合缺 制 陷一 般垂直于检测面 。同时由于使用时又面临着介 质腐 蚀 、 应力腐 蚀 、 氢腐蚀 、 氢脆 、 回火脆化和蠕变脆
化等一 系列 问题 ， 因此 对 主焊缝 的检测 质量 要求 就 变得 十分突 出。 目前热壁加 氢反 应器深厚 焊缝 采用 的主要 无损检 测方法 为射线检测 和超声检 测 、 。 ２ ｊ １ １ 射 线 检 测 ．
热 壁加 氢反应 器主焊 缝主要 采用 射线 检测 ， 由 于热 壁加氢反应器一般可分 为板焊结 构和锻焊结构
壁加氢反应器深厚焊缝 的射线 检测 主要执行 Ｊ４３ Ｂ７０ ４ ? ６
第 ２ 卷第 ８期 ｌ 压 力 容 器
第 １１ ４ 期 标准 。
１２ 超 声检 测 ．
的射线检测 已成 为约束 压 力容器 制造 的瓶 颈 ， 尤其
是对 现 场 组 焊 的 厚 度 超 过 ２０ Ｉｌ 甚 至 达 到 ３６ ０ Ｉ （ Ｔｌ ｌ ３
ｍ ） ｍ 的压力 容器焊 缝实 施 射线 检测 ， 仅 费用 昂 贵 不 （ 需在 现场 置备直线 加速器 ） 而且从 安全 角 度考虑 ，
几乎是不可能的 。因此 Ｔ Ｆ 技 术的 应用对 国内大 ＯＩ ）
由于 热壁 加氢反 应器 主焊缝 采用 窄间 隙焊 ， 常 见的裂纹和未熔 合缺 陷一般 垂 直于检 测 面 ， 对于这 种情况射线检测 的灵 敏度 不是 很高 ， 而超声检 测 由 于对裂纹类面状缺陷 比较 敏感 、 以选择不 同 值 可
型压力容器的制造 发展 具有 重要 意义 ， 且具 有必 要 性 和紧迫性 。 ２１ 超声 ＴＦ ． Ｏ Ｄ法 的 原 理
的探 头和不 同的组 合 方式 ， 因此 公认 是 一种 比较好 的检测方法 。尤其是在在 用热壁加氢反应器 的定期 检验 中， 由于无法 采用射线检测 ， 超声波检测 自然成 为深厚焊缝检测 的首选 。板 焊结构热壁加氢反应器 通 常采用 Ｃ Ｋ—ＩＡ、 Ｓ Ｓ Ｃ Ｋ—ＩＡ试块校 核主焊缝 检 １ ／ 超声 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ法 即 衍 射 波 时差 法 （ ｉｅｏ Ｆ ｇｔ Ｔｍ ｆ ｌ ｈ ｉ Ｄｆａｔｎ ｅｈ ｉ ｅ ， ２ 世 纪 ７ ｉ ｃｏ ｃｎ ｕ） 是 ０ ｆ ｉ Ｔ ｒ ｇ Ｏ年代 由英 国哈威 尔无损 检测 中心首先提 出的。它是依靠 超声波与缺 陷端部 的相互作 用发 出的衍射波来检 出缺 陷并对其
测灵 敏度 ； 锻焊 结构热壁加氢反应器 的壁厚 比较 大 ， 一
般 的超声 波检测试 块 已不 能满 足要求 ， 因此需 采 进行定量 的。超 声 波入 射到线 形缺 陷 时 ， 缺 陷的 ． 在 两端除普通 的反 射波 外还 会产 生衍 射波 ， 射能 量 衍 可以在 很大 角 度范 围 内传 播 并且 都 源 于缺 陷 的端 部， 这与传统的超 声检 测完 全 不 同：传统 超 声检 测 主要依靠从缺陷 上反 射 的能量 的大 小来 判断缺 陷 ， 从理论上讲 ， 超声 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ法 克服 了常规 超声 探 伤 的 一
用 Ｃ Ｋ一ⅣＡ试块 ， Ｓ 详见图 １ 和表 １ 。
些 固有缺点 ， 缺陷的检 出和定量 不受 声束 角度 、 探 测方 向 、 缺陷表面粗糙度 、 件表面状态 及探头压 力 试
等因素 的影 响。 ＴＦ Ｏ Ｄ技术主要采用一 发一收的方式 ， 常使用 通 注 ：尺寸 误差 ≤ｏ ５ ｍ ． ｒ ０ａ ￡ 试块 长度 ． 使用的 声程 确定 ： 由
压力探头其反射角 范围是 ４。 ７ 见 图 ２ ， ５ ～ （ ）发射探 头发射横 向纵波 。沿表 面传播 的一束声波和工件背 面的镜面反射被接收探 头接 收 ， 形成 固有参考信 号 ：
（１ ） １ｎ ／ ／
图 ｌ Ｃ Ｋ一ⅣＡ试 块结 构 图 Ｓ 表 ｌ Ｃ Ｋ一ⅣＡ试块 尺 寸 Ｓ 焊缝 中的横 向纵波遇到缺 陷后在 缺陷尖端产生衍射 波， 如果缺 陷有足够的 自身高度 ， 缺陷两端点 的信号 在时间上将 是可分 辨 的， 据所 记 录的衍 射信 号传 根 播 时差就可 以判定缺 陷高 度的量值 。
●舅 Ｌ ｅａ ｖ ａｔｒｌｗａ ｅ 奠＿ Ｉ ＣＫ Ｓ 一
被 检工 件 比试块 准孔 位 置 标 准孔直 径 对 标 Ⅳ 厚度 厚 度 ０
＞ｌ０～ｌ ０ ２ ５ １５ ３ Ｔ ４、 Ｔ２ ／ ７ ／ ６． （ ／ ｎ） ４ １４ｉ
Ｎｏ １ ．
Ｎ ． ＞ｌ０～２ ０ ｌ５ ｏ２ ５ ０ ７ Ｎ ． ＞２０～２ ０ ２ ５ ｏ３ ０ ５ ２
Ｎｏ ４ ＞２ ０～３ ０ ２ ５ ． ５ ０ ７ Ｎｏ ５ ＞３ ０～３ ０ ３ ５ ． ０ ５ ２
１， ４ Ｔ， Ｔ ４ ７２ ／ 、Ｔ ／ １， Ｔ， ４一 １， Ｔ， ４． ２
７９（ ／ ６ｉ） ． ５ １ １ Ｉ ９５ （／ ｎ ． ３ ８ｉ）
１ ． ７ ６ ｉ） １ １（ ／１ Ｉ １ ｌ ７ （ ／ ｎ ２． １ ２ ｉ） 一
Ｎ ． ＞３０～４ Ｏ ３ ５ ｏ６ ５ ０ ７
Ｔ ４ ／ １ ． （／ ６ｉ） ／、 ２ ４ ３ ９ １ １ Ｉ 通 常对超 声 扫查 区域 进 行 １０ ０ ％直 探 头扫 查 ， ｊ
图 ２ Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ原 理
然后利用多个 值探头 进行重 复扫查 ， 必要 时还应 采用串列扫查 ， 以更 好检 出垂 直表 面 的裂纹 和未熔 合缺陷。但 由于 目前 串列 扫查 机械装 置还 不过 关 ， 只能对关键 部位进 行一 定数 量 的手工抽 查 ， 因此 目 前在 Ｊ４ ３ 标 准中对此 未作强制性规定 。 Ｂ ７０ ２ 超声 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检 测技术
使 用情 况 ２２ 国 内热 壁 加 氢 反 应 器 深 厚 焊 缝 Ｔ Ｆ ． Ｏ Ｄ技 术 的
１９ 年 ， 国 Ｂ ７０ 标准 中规 定 了用 Ｔ Ｆ ９３ 英 Ｓ７ ６ Ｏ Ｄ法 进行缺 陷定量评 价 的具体程 序和 要求 。 １ ６ ， ９ 年 美 ９ 国 ＡＭ Ｓ Ｅ规范在案例 ２３ ２５中对 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ法检测 压力容
器和动力锅 炉焊缝 的方法和验收条件作 出了详细 规 随着我 国经 济和科技 的发展 ， 大直 径厚壁 压力 容器 日益增多 ， 对厚度超过 ２０Ｉｌ的压力容器焊缝 ０ Ｉ Ｔｌ ｌ
定 。１９ 年 Ａ Ｍ ９９ Ｓ Ｅ规 范修订 版 中 ， 明确 提 出允 许在 ４ ７ ?
热 壁加 氢 反应 器深 厚焊缝 的 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检 测 技术 Ｖ １１Ｎ ８２ ０ ｏ ． ０ ０ ４ ２
ｕ Ｔ中用 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ法 取代 Ｒ 。２０ Ｔ ００年 Ａ Ｍ Ｓ Ｅ规范第 １ 卷（ 动力 锅 炉 ） 也允 许 用 ｕ Ｔ取代 Ｒ ， Ｔ Ｆ Ｔ 用 Ｏ Ｄ法记 ３ ＴＦ Ｏ Ｄ检测 技术 目前存在的一些 问题
录焊 缝 检 测 结 果 。２０ ００年 欧 共 体 也 在 英 国 标 准
Ｂ ７０ ：９３ 础上 ， Ｓ７６ １９ 基 制订 了有关焊 缝 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ法 检测 （ ）Ｏ Ｄ技 术定性 准 确性 不高 ， 受人 的 因素 １Ｔ Ｆ 且 影 响较 大 ， 信号处理 和成 像的性 能有待进一步改进 ， 以提高缺陷定性准确性 。 （ ） 自然 裂纹 、 面 和近表 面缺 陷 、 向缺 陷 ２对 表 横
检出的评价依 据不 够充分 ， 圆形 缺 陷 和小条形 缺 对
的现行标 准 Ｅ Ｖ ８ —６ ２０ （ 声衍射 波时差 法用 Ｎ ５３ ： ０超 ０ （ 于缺 陷检出和定量》 。 国内 目前 也在开展深 厚焊缝 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检测技 术 的 试验研 究 ， 主要 采用 下列技术 路线 ： Ｔ Ｆ 即 Ｏ Ｄ技 术 ＋ 陷的定量误 差较大 ， 其误 差为正偏差 ， 即测量长度大 于实际长度 。
爬波 （ Ｗ） 查 ＋脉 冲 回波 （ Ａ Ｔ Ｒ 扫查 （ Ｅ ， Ｃ 扫 Ｒ ＳＥ ） Ｐ ）其 中以 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ技术作 为检测 主体技术 ， Ｔ Ｆ 以 Ｏ Ｄ与爬 波 结合应用探 测 近表 面 缺 陷 ， Ｒ Ｓ Ｒ作 为缺 陷识 以Ａ Ｔ Ｅ
别 和定 位的辅 助技术 。根据试验 研究情 况 ，Ｏ Ｄ检 ＴＦ （） ３ 目前 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ技术 在 缺 陷定 位 方 面还存 在 一 定的误差 和盲 区 （ 如不 能判 断缺 陷在 窄 间隙焊缝 中 距焊缝 中心线 的位 置等 、 对有 些点 状缺 陷 容易产生 漏 检 ）必要 时应综合运用其它无损检测技术 。 ， （） ４ 目前 的 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检 测设 备 不 具备 信 号分 析 评 定能 力 ， 陷识别 、 缺 定性定量 、 定位 、 定级仍 由探 伤人 员进行 。不 同人 员对 信号的解 释存 在差 异 ， 因此 理 论 和实践 的培训和人员资格鉴定考核是必 要的。 参考 文献 ：
测技术 具有以下特点 ：
（ ）Ｏ Ｄ技 术对埋藏缺 陷的检测具有 较高 的可 １Ｔ Ｆ 靠性 ， 缺陷检 出率达 到了 ８ ％ ； ７ （ ） 危害性较 大 的面 积 型缺 陷和尺 寸超 标 的 ２对 大缺 陷的检测有 很 高 的可靠性 ， 尤其是 对 未熔 合检
出率很 高 ， 因此 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ技术 在 深 厚窄 间 隙焊 缝 中应
用 ， 以保证垂 直方向上未熔合 的检 出 ， 可 不需再作专 门检 ｛垂 直方 向上未熔合 的串列扫查探 伤 ； 贝 ４ （） ３ 对未熔合缺 陷的高度测量具有很高 的精度 ； （） ４ 在定性方面 ， 该技术对缺 陷的性 质有一定判 断 能力 。 ［： 吴 宗 烈 ． 氢 反 应 器 的 国 产化 ［］ 压 力 容 器 ，９ １８ １ 加 Ｊ． １ ， ９
（）２ ２ ：２—２ ５．
２ 林建鸿， ］ 柳曾典 ， 吴东棣 ． 热壁加氢反应器运行安全问 题及其保障技术［］ 压力容器，９４ １（） Ｊ． １９ ，１３ ． 收稿 日期 ：０ ４— ７—２ ２０ ０ ６
综 上所述 ，Ｏ Ｄ技术在热壁加氢反应器深 厚焊 ＴＦ 缝 中的应用具有较好 的前景 。通过进一步研究 和若 干改进 ， 在大 厚度焊缝 （０ ｌ ２０ｎｎ以上 ） ｌ 中有 望取代射 线检 测 。
作者简介 ： 陈建玉 ， 高级工程师，９６年浙江大学化机专业毕 １ ８ 业， 现任兰州石油化工机器厂炼化设备公 司总工程师， 中国 机械工程学会压力容器分会理事。 （ 上接第 ７页 ） 小等 因素 的变 化 。通 过试 验发 现 ， 大 堆焊 时 ， 电极 在筒体 中的位置会影响到熔池 的流动 ，
并对焊接过 程的稳 定性 及焊道 成形 有较 大影 响 ， 尤
极堆焊工艺在技 术 上是可 行 的 ， 好地 应用 到实 际 较 产品生 产中 ， 效果 良好 。 （） ２ 电渣型单 层带极堆焊技术 ， 对焊接材料及工
其是 贴合率 的影 响更 大 ， 应该 注意 调整 。其它 参数 变化不 大 ， 明该技术 具备 了生产应用 的条件 。 证 将上述模拟 试 验 和工艺评 定 的结 果相结 合 ， 在 制造 长岭炼 厂的高 压分 离器 时 ， 成功 地应 用 了该技 术， 先后堆焊 了 １０ ｌ ４ ０ｎｎ×６ ｌ ８０ｎｎ×５０ ｌ ｌ ｌ ０ｎｎ筒体 ｌ 一
艺参数 的要求 十分苛刻 ， 应当予 以严格控制 。 参 考文 献 ：
［： Ｂ Ｃ ９０／ １铬 铝 钢 压 力 容器 内 表 面 单 层 不 锈 钢 １ Ｅ Ｑ一 ３１Ａ ，
堆焊层技术条件 ［］１ ３ Ｓ． ９． ９
［ 锻焊 结构 热壁 加 氢反应 器 内壁 不锈钢 堆焊 临 氢 剥 离研 ２ 节和两个 １０ ｌ 球 形封 头 ：堆焊 层厚 度 ＝ ８０ｎｎ ｌ ４５ ｌ ，Ｔ Ｐ 级合格 ， ． ～５ ｎ Ｕ 、Ｔ Ｉ ｎ 铁素体 含量（ 磁性法 ） ： ８ ～ ％， ％ ９ 各项 指标 全部合格 。 ７ 结 语
究报告 ［ ］钢铁研究总院 ， ９ ． Ｒ． １０ ９ 收稿 日期 ：０ ４— —２ ２０ ０ ７ ７
作者简介： 胡希海（９９ ， １ 一）大学本科， ６ 高级工程 师， 通讯地
址 ： 宁省抚顺 市城 区新 城 路 中段 ５ 抚顺 机 械 制造 有 限 辽 ０号 公 司焊 接试 验室 。
（） １针对设计 院新 的技术条件 ， 开发 的电渣型带 ４ ? ８ 1