刘旭1，胡玲2
（1.四川泸天化弘旭工程建设有限公司，四川 泸州646300；
2.四川新锂想能源科技有限责任公司，四川 遂宁629200）
［摘 要］在石油化工等生产装置的日常管理中，部分设计者、制造者和使用者对于压力容器上的接管与高颈法兰对接接头无损检测方法的选择存在理解误区，尤其是公称直径＜250 mm的接管和管法兰，从而增加压力容器制造和生产运行管理方面的难度。结合我国相关标准/规范对焊接接头分类及无损检测方法进行分析与解读，对接管与高颈法兰对接接头无损检测方法的选择提出自己的认识和见解，以期为接管与高颈法兰对接接头无损检测方法的合理选择提供一些参考。
［关键词］压力容器；焊接接头分类；无损检测；方法选择；接管与高颈法兰对接接头
［中图分类号］TG115.28 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）02-0062-03
0 引 言
接管与高颈法兰及其对接接头均属于压力容器本体的组成部分。公称直径＜250 mm的接管和高颈法兰及其对接接头由于不属于压力容器本体中的主要受压元件［1］，往往不受设计者的重视，导致在设计图样或技术文件中对其对接接头无损检测方法选择不当等，甚至不作明确选择，这就增加了制造者在压力容器制造和使用者在压力容器生产运行管理方面的难度。压力容器是为石油化工等生产服务的，安全使用、预防和减少事故的发生是制造与使用的首要原则，这就需要设计者、制造者和使用者在压力容器设计、制造、生产运行方面各自管控好风险。因此，正确理解并应用相关标准/规范显得尤为重要。
1 焊接接头分类
焊接接头分类是各国标准对于压力容器所允许使用的各种焊接接头的统一化表征，用于帮助设计者依据焊接接头的类别制定相应的技术条件，也作为制造单位规定相应制造工艺的依据［2］。焊接接头基于其所承受的应力水平和由该接头所连接的两元件的结构类型［3］进行分类，我国现行的压力容器国家标准——《压力容器》（GB 150.1～150.4—2011）［4］将压力容器的焊接接头分为A、B、C、D、E五类。接管与高颈法兰对接接头属于B类焊接接头。
1.1 与焊接专业中焊接接头分类的比较［2］
焊接专业中，据接头、坡口、焊缝的结构形状不同将焊接接头分为12种形式。GB 150—2011中对压力容器结构中的焊接接头分类与焊接专业中焊接接头分类是两种不同性质、不同用途的分类方法，两种分类的目的不同，但两种分类方法并不矛盾、也不重复。笔者认为可将GB 150—2011中的焊接接头从焊接专业的角度定义为相应的接头形式，以便于从焊接专业的角度合理制定焊接工艺，实现对焊接接头的质量控制。
1.2 焊接接头分类的理解［2-7］
GB 150—2011据焊接接头在压力容器上的位置及受力特点，同时考虑焊接接头的形式与结构特点进行分类。仔细分析GB 150—2011第4.5.1条，发现本标准将对接接头划归为A、B类，角接接头或搭接接头等划归为C、D、E类。
按文献［5］、［6］、［7］对压力容器中应力的分析可知，在压力容器的各零部件中，除了由于内压引起的薄膜应力外，还存在着边界效应引起的局部应力。压力容器的对接接头主要承受薄膜应力，而接管与壳体连接、法兰与壳体连接以及支座与壳体连接等部位主要承受局部应力。薄膜应力与局部应力对压力容器的影响是不同的：当薄膜应力达到屈服极限时，整个容器便失去正常的工作能力，即失效；但当局部应力达到屈服极限时，容器其他大部分部位的应力还远远低于这一数值，因而不会引起整个容器失效。薄膜应力对容器强度的危害性最大，而局部应力分布区域小，对容器整体结构不会产生显著影响。简言之，从压力容器整体受力情况来看，对接接头比接管与壳体连接、法兰与壳体连接以及支座与壳体连接等部位受力条件更苛刻。
在薄壁圆筒中，由内压引起的薄膜应力分为轴向应力和环向应力。据GB 150—2011焊接接头分类中纵向接头承受环向应力、环向接头承受轴向应力，以及由文献［6］ 轴向应力和环向应力计算公式的推导可知，环向应力是轴向应力的2倍，因此纵向接头比环向接头受力条件更为苛刻，也更为重要。因此，GB 150—2011将纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）划归为五类焊接接头之首，称作A类焊接接头，以体现其重要性；环向接头紧随其后，称作B类焊接接头；最后将主要承受局部应力的非对接接头归为C、D、E类。其中，鉴于多层包扎容器层板层纵向接头在器壁全厚度范围内不可能有2条以上的层板纵向接头相重叠，故多层包扎容器层板层纵向接头比单层容器的纵向接头要求要低，因此不将其划为A类而划为C类；将对整个容器受力影响最小的非受压元件与受压元件连接接头划归为最后一类，即E类。
接管与高颈法兰对接接头属于B类焊接接头，在压力容器设计、制造与运行各环节都应引起高度重视，应采用合理的无损检测方法来保证其焊接质量。
2 无损检测［8，9］
顾名思义，无损检测是一种在不损坏和不破坏被检测对象内部组织和影响其使用性能的情况下，利用材料物理性质因有缺陷而发生变化的现象，来判断其内部和表面是否存在缺陷的一种检测方法。无损检测在压力容器的检验中应用最为广泛，可应用于容器制造的各个环节以及在用压力容器的检验等方面。
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