在用壓力容器檢驗中如何選擇無損檢測方法

朱政果，楊海堂

（廣西壯族自治區特種設備監督檢驗院，廣西 南寧 530219）

無損檢測技術具有不破壞試件，檢測靈敏度高等特點，所以廣泛應用于壓力容器的制造檢驗和在用檢驗[1]。對于壓力容器檢驗工作，需要針對不同對象正確地選擇無損檢測方法，對無損檢測工作質量優劣做出評價，并將無損檢測結果正確地應用于安全狀況的評定。因此在制定檢驗方案時側重考慮不同無損檢測方法的適用范圍、技術特點、優點和局限性，以及正確實施無損檢測時機，合理地控制檢測比例。在這里我們主要討論在用壓力容器的無損檢測。

1 在用壓力容器檢驗中選擇無損檢測方法的類別

根據TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》和TSGR7001-2004《壓力容器定期檢驗規則》選擇無損檢測方法的類別，規定了以下幾種[2～3]：

（1）表面無損檢測

（2）超聲檢測

（3）射線檢測

（4）渦流檢測

（5）聲發射檢測

2 相關標準的規定

根據TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》第7.4條，規定了檢驗人員應當根據壓力容器的使用情況，失效模式制定檢驗方案。定期檢驗的選擇無損檢測的方法以宏觀檢查、壁厚測定、表面無損檢測為主，必要時可以采用超聲檢測、射線檢測、硬度測定、金相檢驗、材質分析、渦流檢測、硬度校核或者應力測定、耐壓試驗、聲發射檢測、氣密性試驗等。TSGR7001-2004《壓力容器定期檢驗規則》和各相關標準分別對無損檢測方法、時機、比例做出了規定。

3 無損檢測方法的選擇

3.1 表面檢測

表面檢測方法在用壓力容器全面檢驗中應用最為廣泛。表面檢測的部位為壓力容器的對接焊縫、角焊縫、焊疤部位和高強螺栓等。鐵磁性材料一般采用磁粉法檢測，內部由于光線不好，采用熒光磁粉檢測，外部采用濕式黑磁粉檢測，角焊縫用磁粉檢測無法進行時也可采用滲透檢測。非鐵磁性材料采用滲透法檢測，內部通常采用熒光滲透法檢測，外部采用著色滲透法檢測。由于磁粉檢測相對于滲透檢測成本低，速度快等優點，在實際工作中進行大型壓力容器檢驗是得到普遍應用。為便于發現缺陷，檢測部位噴涂增強反差劑效果更好。滲透檢測所用的探傷劑，幾乎都是油類可燃性物質，在檢測壓力容器為易燃介質時，需特別注意防火要求。

3.2 射線檢測

X射線檢測方法主要在現場用于板厚較小的壓力容器對接焊縫內部埋藏缺陷的檢測，因為薄板采用超聲檢測有一定難度，而采用射線檢測不需要太高的管電壓。300 KV便攜式X射線機透照厚度一般小于40 mm，420 KV移動式X射線機和Ir192γ射線機透照厚度均小于100 mm。對于人體不能進入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器通常采用Ir192或75 Se等同位素進行γ射線透照。另外，射線檢測也常用于在用壓力容器檢驗中對超聲檢測發現缺陷的復檢，以進一步確定缺陷的性質，為缺陷返修提供依據。但是，一般對于板厚較大工件中的裂紋檢出率較低，有時，通過改變透照角度來發現缺陷。

3.3 超聲檢測

由于超聲檢測儀器體積小，重量輕，便于攜帶和操作，而且對與人體無傷害，因此在在用壓力容器檢驗中得到廣泛使用。超聲檢測法主要用語檢測對接焊縫內部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內表面裂紋，如果壓力容器外部有保溫層時，也可從壓力容器內部檢測焊縫外表面裂紋。超聲檢測法也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。相對于射線檢測，超聲檢測對于面積型缺陷的檢出率較高，而體積型缺陷的檢出率較低，但在較薄的焊縫中，這一結論并不一定成立。所以，我們在制定檢驗方案時通常考慮缺陷類型、位置、板厚等因素。

3.4 渦流檢測

對于在用壓力容器，渦流檢測主要用于換熱器換熱管的腐蝕狀態檢測和焊縫表面裂紋檢測。檢測采用內穿過式探頭，非鐵磁性換熱管采用常規渦流檢測技術，鐵磁性換熱管采用遠場渦流檢測技術，以檢測換熱管內外部腐蝕引起的穿孔、蝕坑以及壁厚均勻減薄等缺陷。采用電流擾動磁敏探頭的渦流檢測技術來檢測焊縫表面裂紋，允許焊縫表面較為粗糙或帶有一定厚度的防腐層，這樣可以在壓力容器運行過程中進行焊縫外表面裂紋的快速檢測；也可在壓力容器停產時進行內外部檢測，先采用該技術對焊縫進行快速檢測，然后對可疑部位進行磁粉或滲透復驗，以確定表面裂紋的具體部位和大小。

3.5 聲發射檢測

聲發射技術用于檢測壓力容器可能存在的活動性缺陷，也可用于對已知缺陷進行活性評價。其特點是必須在檢測過程中對壓力容器進行加載，常用的加載方法為壓力容器停止運行后進行的水壓或氣壓試驗，也可直接用工作介質進行加載。對于活動性缺陷，在加載過程中用多個聲發射傳感器對壓力容器殼體進行整體監測，以發現活性聲發射源，然后通過活性聲發射源進行表面和內部缺陷檢測，排除干擾源，發現壓力容器上存在的缺陷。對已知缺陷進行的活性評價是在家在過程中對已知缺陷進行聲發射監測，如果在整個加載過程中缺陷部位無聲發射定位源產生，則認為缺陷是非活性的；反之，如有大量聲發射定位源信號產生，則認為已知缺陷是活性的。有時，我們在對大型壓力容器利用聲發射技術檢測發現可疑部位后，可利用超聲檢測技術和TOFD檢測進行復檢，以便確定缺陷性質及大小。

3.6 其他無損檢測方法

3.6.1 TOFD檢測技術

TOFD檢測技術是近年來在國內外應用廣泛的新技術，成效顯著，現已經納入我國標準。TOFD檢測可檢測厚板焊縫，最大為400 mm,而且檢測圖譜可記錄，測量焊縫內缺陷的自身高度非常精確，這對在用壓力容器檢驗中的缺陷安全評定是必不可少的。

3.6.2 磁記憶檢測技術

磁記憶檢測技術主要用于發現壓力容器存在的高應力集中部位，這些部位容易產生應力腐蝕開裂和疲勞損傷，在高溫設備上還容易產生蠕變損傷。

3.6.3 漏磁檢測技術

漏磁檢測技術主要用于檢測壓力容器殼體可能出現的點腐蝕狀態。有些在用壓力容器人體無法進入其內部檢測，采用其他檢測方法也無法進行，漏磁檢測可用于表面帶油漆層情況下的掃描檢測，而且從外部可測出內部存在的腐蝕坑大小和深度。因此，漏磁檢測適用與壓力容器運行狀態下的在線檢測。

4 小結

對于在用壓力容器檢驗中，選擇無損檢測方法時，必須認識到任何一種檢測方法都不是萬能的，都有自己的優點或缺點，如果檢測條件能夠得到滿足，應盡可能同時采用幾種方法，保證各種檢測方法相互取長補短，從而取得更多的信息。另外，還應利用無損檢測以外的其他檢測所得的信息，利用有關材料、焊接、加工工藝的知識及產品結構的知識，綜合起來進行判斷，例如，超聲檢測對裂紋缺陷檢測靈敏度較高，但定性不準是其不足，而射線檢測的優點是對缺陷定性準確，兩者配合使用，將可確保檢測結果既可靠又準確，從而進一步完善檢驗方案。但也要不可盲目選擇無損檢測方法或增加無損檢測比例，提高檢測成本，而應該根據壓力容器的各項特性和參數、系統中的工藝作用，有針對性的制定檢驗檢測方案，這也需要平時在檢驗工作中的學習和積累。

[1]強天鵬.壓力容器檢驗[M].北京:中國鍋爐壓力容器檢驗協會,2002.

[2]國家質量監督檢驗檢疫總局.TSG R0004-2009,固定式壓力容器安全技術監察規程[S].北京:中國標準出版社,2004.

[3]國家質量監督檢驗檢疫總局.TSG R7001-2004,壓力容器定期檢驗規則[S].北京:中國標準出版社,2004.