壓力容器無損檢測技術研究

蘆俊永(山東省特種設備檢驗研究院濱州分院)

壓力容器是現代工業生產中需要使用的關鍵設備之一，對工業生產具有十分重要的意義，故必去保證其各項參數和性能維持在標準范圍內，這就要求在生產使用環節，必須對壓力容器進行定期檢測，消除其生產運行過程中存在的安全威脅。在對壓力容器進行檢測時需要使用無損檢測技術，以保證檢測過程和檢測手段不會對壓力容器造成損傷，影響其正常使用。

無損檢測技術主要利用被檢測設備的物理特性如結構缺陷、材料特性等對多種檢測方式或手段敏感這一特點完成的，通過利用光、電、磁、熱、聲等多種檢測反饋來判斷和定位壓力容器的缺陷等。

一、常用壓力容器無損檢測技術

1.1 、超聲波檢測技術

該技術對壓力容器進行無損檢測的主要理論基礎為超聲波在介質中傳播和反射時會產生衰減，對衰減后的超聲波進行分析可以進一步確定被檢測設備表面所存在的缺陷或問題。在壓力容器生產完畢后，其各個部分和位置的物理組成也就基本確定，此時應用脈沖型超聲波探測儀向壓力容器的殼體發射超聲波，若所接收到的反饋出現不正常衰落等特性則說明被檢測位置的焊縫可能存在裂紋等缺陷，之后再進行確認和詳細檢查即可確定壓力容器中是否存在缺陷。

該技術對壓力容器的鋼板、螺栓件、鍛件等部位的檢測有效，對于壓力容器表面的檢測無效。

1.2 、滲透檢測技術

該技術主要應用液體的毛細現象對壓力容器的表面進行開口缺陷檢測。在實際檢測時，讓液體浸潤壓力容器表面，若壓力容器中存在缺陷則液體會滲入到壓力容器存在缺陷位置的殼體中，將壓力容器表面的滲透液清理干凈后使用顯像劑等對壓力容器進行檢查，若檢測到殘留的滲透液則說明滲透液所在位置存在缺陷。.

該技術的優缺點也是非常明顯的：其可對大多數材料制作的壓力容器的表面缺陷進行檢測，但是對于缺陷存在位置較深，沒有暴露在表面的缺陷是很難檢測到的。故該技術主要被應用在對表面積所占比例較大的壓力容器檢測中。

1.3 、磁粉檢測技術

該技術也是常用的無損檢測技術之一。在壓力容器中，若其某一位置存在缺陷，則該位置會出現與其他位置不同的磁場反應，如漏磁現象等。根據這一原理可以使用磁粉對壓力容器進行無損檢測，通過檢測表面或近表面是否存在磁性壓力來確定壓力容器表面或近表面是否存在裂紋、夾渣、夾層等缺陷，該檢測技術可以在無創條件下對大型鍛件的表面進行檢測。

由于磁粉檢測技術使用了磁場的相關特性故其無法對由非鐵磁材料制造的壓力容器進行檢測，且其檢測過程主要集中在壓力容器的生產制造過程中，主要檢測對象為鋼板的角焊縫、坡口等焊接部位。

1.4 、射線檢測技術

該技術主要應用X、Y等射線對壓力容器進行照射來確定容器中是否存在缺陷。若壓力容器的焊縫或鑄件中存在缺陷則該缺陷位置會形成與其他位置不同的檢測圖像，通過圖像即可判斷容器那些位置存在何種缺陷。

受射線特性的影響，該方法無法用于對鍛件、管材、棒材等結構的容器進行檢測，且在進行面積型缺陷檢測時需要嚴格的拍照角度，以保證檢測的完整性。射線檢測技術會使用到對人身有害的放射性物質，故在應用時需要采取適當的防護措施。

二、壓力容器無損檢測技術創新

2.1 、超聲相控技術

以超聲檢測技術為基礎將多束超聲聲波組成聲束可以對被檢測壓力容器進行掃描和成像。具體實現原理為，使用多陣元換能器生成和接收超聲信號，在發射時，控制不同超聲波的到達相位和到達方向形成聚焦點，然后使用適當的接收方法對接收到的反饋聲波信號進行成像，根據成像結果可以判定是否存在缺陷。

該技術由于使用了多個超聲聲波組成聲波束，故其具有更為精確的聚焦點和檢測結果、更高的信噪比、更深的檢測范圍以及更大的分辨率。

2.2 、磁記憶檢測技術

該技術使用磁記憶檢測儀器對被測部件的磁化狀態進行檢測，查找諸如焊縫、焊接點等特殊位置的應力峰值，之后結合使用磁粉檢測技術等對具體位置進行分析和判斷，即可發現壓力容器中存在的缺陷。磁記憶檢測技術相較于其他技術而言，能夠在不損壞壓力容器的前提下對其中存在的應力集中部位進行檢測，且檢測結果精度高，能夠發現普通檢測技術所無法發現的微觀性缺陷。是一種使用效果非常好的無損檢測技術。

三、無損檢測技術的選取

實際應用中需要根據被檢測壓力容器自身的特性以及各檢測技術的特點適當選用某種或某幾種檢測技術對壓力容器進行檢測。

在檢測壓力容器的體積性缺陷如夾渣、氣孔等，可以采用對體積性缺陷較為敏感的射線檢測技術，此時超聲檢測技術會在檢測過程中出現擴散和漫反射現象，這些現象會影響檢測精度；在檢測壓力容器面狀缺陷如裂隙等，鑒于面狀缺陷具有厚度薄的特點，射線檢測技術已經無法適用，故需要采用超聲檢測技術。

總之，在確定無損檢測技術時應該根據檢測目標以及實際情況進行選取，以保證檢測方案可行，檢測效果真實有效。

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