淺析無損檢測方法在壓力容器檢驗中的綜合應用

摘 要：壓力容器大多承受著低溫、高溫、易爆、易燃、劇毒或腐蝕介質的高壓力，是一種極易發(fā)生爆炸危險的特種承壓設備[1]。一旦壓力容器發(fā)生爆炸或泄漏等事故，往往是伴隨著火災和中毒等災難性的事故，直接影響著人民群眾的生命財產安全。而分析壓力容器事故發(fā)生的原因，制造或材料缺陷往往是發(fā)生事故的主要原因。無損檢測是對壓力容器進行檢測的最為普遍和實用的一種方法，它是一種特別適合壓力容器缺陷檢驗的一種方法，本文對無損檢測方法在壓力容器檢驗中的綜合應用進行了分析。

關鍵詞：壓力容器 無損檢測 綜合應用

中圖分類號：TH49 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0142-01

壓力容器在化工、石油、鋼鐵、醫(yī)藥、造紙、城市公用和食品等行業(yè)都得到廣泛的應用，壓力容器已經深入到人民日常生活中的方方面面。據國家統(tǒng)計局相關統(tǒng)計結果表明，2011年我國擁有各類固定式壓力容器233萬多臺，分布著我國工業(yè)生產的方方面面[2]。壓力容器大多承受著低溫、高溫、易爆、易燃、劇毒或腐蝕介質的高壓力，是一種極易發(fā)生爆炸危險的特種承壓設備。一旦壓力容器發(fā)生爆炸或泄漏等事故，往往是伴隨著火災和中毒等災難性的事故，直接影響著人民群眾的生命財產安全。而分析壓力容器事故發(fā)生的原因，制造或材料缺陷往往是發(fā)生事故的主要原因。因此，對這些制造缺陷進行檢測是降低壓力容器事故發(fā)生率的主要措施。無損檢測是對壓力容器進行檢測的最為普遍和實用的一種方法，它往往是指采用聲、光、磁、電等手段，在不影響零件使用性能和結構的前提下，對零件內部缺陷進行檢測的方法和手段[3]。它是一種特別適合壓力容器缺陷檢驗的一種方法，本文對無損檢測方法在壓力容器檢驗中的綜合應用進行了分析。

1 壓力容器常用無損檢測方法

一般來說，應用于壓力容器的無損檢測方法主要有：超聲檢測檢測法，X射線檢測法，磁粉檢測，滲透檢測等，以下將一一進行詳細介紹[4]。

1.1 超聲波檢測

所謂超聲波檢測法是指應用聲波頻率為0.5～5 MHz的超聲波對零件內部缺陷進行檢測的方法。在這個頻率段的聲波在材料內部具有一定的方向性和速度，當遇到缺陷是往往因為異質界面而發(fā)生發(fā)射，依據發(fā)射的特點對缺陷進行檢測。

超聲波檢測法的優(yōu)點是：具有較強的穿透力，對于裂紋、夾層等平面型缺陷檢測靈敏度較高，且超聲檢測方法的設備輕便，操作簡單。

超聲波檢測法的缺點是：需要傳播介質，對于形狀復雜的工件往往無法檢測，且要求檢測零件具有較強的光潔度。且對檢測結果的分析往往要求很高，需要專業(yè)的人員進行操作和分析。

1.2 X射線檢測法

所謂X射線檢測法是一種應用X射線對零件內部缺陷進行檢測的方法。X射線往往具有較強的穿透能力，且在穿透過程之中往往受到工件物質的阻力而強度減弱，而當穿過零件缺陷部位時，往往減弱程度會發(fā)生差異，依據這些差異判斷缺陷的位置和尺寸。

X射線檢測法的優(yōu)點是：可以通過X射線衍射方法獲得缺陷的直觀圖像，可以做到定性定量準確，也可以長期保存直接記錄的檢測結果。

X射線檢測法的缺點是：X射線衍射需要合適的角度，角度不同往往對測量結果影響較大。對于那些末熔合、裂紋等缺陷，往往容易漏檢。且這種檢測方法的設備昂貴，檢測成本較高。

1.3 滲透檢測

所謂滲透檢測是指利用滲透液深入工件表面的原理對工件的缺陷進行檢測的方法。這種方法往往應用于表面缺陷的測量之中，滲透液在缺陷部位滲透顯現往往不同于去缺陷的部位，利用這個原理往往能夠檢測出肉眼看不出的缺口、裂紋、凹坑之類的缺陷。

滲透檢測方法的優(yōu)點是：成本較為低廉，且操作簡單易行，適用于大型工件和形狀不規(guī)則的工件的檢測，檢測結果比較直觀。

滲透檢測方法的缺點是：這種方法適用于表面缺陷的測量，對于那些埋藏于表層以下的缺陷往往無法進行檢測，這種檢測方法有局限性。

1.4 磁粉檢測

這種方法主要應用于鐵磁性材料工件，當工件存在內部缺陷時，往往因為基體材料的不連續(xù)性，當工件被磁化后，往往會在缺陷部位產生漏磁場。而依附在工件表面的磁粉，在合適的光照的情況下，在缺陷部位往往會出現目視可見的磁粉痕跡，依據痕跡的形狀和位置，可以評定缺陷的嚴重程度。

這種方法的優(yōu)點是：可以比較直觀的顯現出缺陷的位置、形狀和大小，檢測靈敏度較高。且檢測方法不受到零件大小及形狀的限制，操作簡單，費用低廉。

這種檢測方法的缺點是：這種方法僅僅適合于鐵磁性材料（Fe、Co、Ni及其合金）制成的工件，對于那些非磁性材料往往無法進行檢測。

2 無損檢測方法的選用原則及各種檢測方法在壓力容器缺陷檢測的具體應用

2.1 無損檢測方法的選用原則

進行無損檢測時，應當遵循以下原則。

（1）無損檢測方法的選用應該依據檢測的目的和動機，正確選擇檢測方法。

（2）依據檢測材料和缺陷的特點對檢測方法進行選擇，往往依據以下一些特點對檢測方法進行選擇：檢測零件制造方法、材質、工作介質、失效模式和使用條件，缺陷可能的形狀、種類、部位和取向。

（3）綜合應用各種無損檢測方法，當某些特殊環(huán)境過程之中，應該綜合選用不同的檢測方法。在一項檢測的過程之中，往往應該盡可能多用幾種檢測方法，互相對照結果，進行互相驗證。

2.2 各種檢測方法在壓力容器缺陷檢測的具體應用

（1）超聲波檢測。

一般來說，這種檢測方法常常在壓力容器缺陷檢測中應用于如下場合：

①焊縫缺陷檢測。

這種檢測方法比較適合于壓力容器的焊縫進行檢測，對于焊縫中的氣孔、未熔合、夾渣、裂紋和未焊透等缺陷具有較高的檢測效率。

②鍛件缺陷檢測。

在壓力容器制造中的鍛件往往比較適合這種檢測方法，因為鍛件內的缺陷大多呈線條型或面積型特征，這種缺陷特點往往較為適合超聲檢測。

（2）X射線檢測方法。

這種檢測方法也是壓力容器無損檢測的有效方法之一，這種方法主要適用于壓力容器制造過程中的焊縫缺陷檢測，常常對焊縫的冷裂紋、熱裂紋和延遲裂紋等缺陷進行檢測。這種檢測方法還比較適用于壓力容器使用過程中的缺陷檢測，對于壓力容器使用過程中的應力腐蝕、疲勞裂紋、晶間腐蝕等缺陷也常用這種方法。

（3）磁粉檢測。

這種方法也是壓力容器缺陷檢測常用的一種方法。在壓力容器的制造過程制造，常常對焊縫缺陷，焊接坡口缺陷及焊接過程中產生的各類缺陷進行檢測。而在壓力容器使用過程中常常參數的疲勞裂紋和應力腐蝕等缺陷也有較高的檢測效率。

參考文獻

[1]劉時風.焊接缺陷聲發(fā)射檢測信號譜估計及人工神經網絡模式識別研究[D].北京：清華大學機械工程系，2011.

[2]沈功田.金屬壓力容器的聲發(fā)射源特性及識別方法的研究[D].北京：清華大學機械工程系，2010.

[3]戴光.在用壓力容器活性缺陷的聲發(fā)射特性與模糊綜合分析[D].杭州：浙江大學化工機械系，2011.

[4]沈功田，段慶儒，周裕峰，等.壓力容器聲發(fā)射信號人工神經網絡模式識別方法的研究[J].無損檢測，2011，23（4）：144-149.