超声相控阵技术在大型化工储罐焊缝缺陷检测中的应用研究

冯 浩

（四川科新机电股份有限公司，四川 德阳 618400）

摘  要：为充分应用超声相控阵技术，精准检测大型储罐焊缝缺陷，保障储罐安全，以大型化工储罐为对象，系统梳理了大型储罐焊缝常见缺陷类型、特征及形成机理。同时，探究了该技术的核心原理及针对储罐焊缝的检测工艺优化路径，通过与传统检测技术的适配性对比，构建多技术融合的检测方案，并验证其应用效果。研究结果表明，超声相控阵技术凭借灵活的波束控制能力与高效的检测效率，能有效适配大型储罐焊缝的复杂检测需求，结合多技术融合策略可显著提升缺陷检出率与判定精度，为大型储罐焊缝质量管控提供可靠技术支撑。

关键词：大型储罐；焊缝缺陷；无损检测；质量控制；全生命周期管理

0 引言

在石油化工、能源储备等国民经济关键领域，大型储罐承担着原油、液化天然气、化工原料等重要介质的存储任务，其安全稳定运行直接关系到生产安全、环境安全及经济利益。焊缝作为大型储罐结构的薄弱环节，在焊接过程中易因各种因素产生缺陷，这些缺陷若未及时检出，可能在长期运行中逐步扩展，最终导致泄漏、爆炸等重大安全事故。据相关行业统计，近10年国内大型储罐安全事故中，因焊缝缺陷引发的事故占比>60%，因此针对大型储罐焊缝缺陷的检测技术研究具有迫切的现实意义。

1 大型储罐焊缝缺陷类型及特征

大型储罐焊缝缺陷和设备结构特点、工作环境密切相关，按照危害程度分为致命缺陷、重要缺陷、表面缺陷，具体缺陷特征如下：

（1）致命缺陷。以环焊缝冷裂纹、纵焊缝未熔合缺陷为主，这些缺陷直接影响储罐结构完整性。环焊缝冷裂纹多发于焊后24~72h，主要分布于焊缝热影响区，裂纹深度一般为2~15mm，由储罐基础下沉引起的应力集中会加剧裂纹发展，造成开裂穿透性泄露；纵焊缝未熔合多由于焊接过程熔池温度偏低造成，储罐承压运行时容易形成应力集中源，缺陷扩展速率要比正常焊缝快3~5倍，是大型储罐突发损坏的主要根源。

（2）重要缺陷。包括气孔、夹渣和接管焊缝夹钨，此类缺陷虽不会造成储罐失效，但是会减弱焊缝防腐蚀性能和疲劳寿命。大型储罐焊缝气孔多由于焊接环境湿度过大（>80%）导致，主要分布于储罐底部环焊缝位置，直径一般为0.5～3.0mm，会对焊缝形成渗透腐蚀，造成泄露；接管与筒体对接焊缝处的夹钨缺陷，在介质长期冲刷的作用下会造成局部腐蚀，从而减少储罐使用寿命。

（3）表面缺陷。焊缝余高超差、咬边、错边等，在大型储罐中由于焊缝长度长、焊接时间跨度较大，此类缺陷出现频率偏高。环焊缝余高>3mm时，当储罐灌装液体后，会在储罐底部造成局部应力集中，加快焊缝疲劳破坏；筒体纵焊缝错边量>2mm时，介质在储罐内流动时会在焊缝附近形成涡流，加快焊缝部位的冲刷腐蚀，为焊缝未熔合的出现创造条件。

……