壓力容器制造中常用無損檢測方法與應用

王曉娟

（西北化工研究院)

0 前言

壓力容器廣泛應用于國民經濟中的許多部門，它的安全使用關系著國家和人民的生命財產安全，國家通過一系列的行政管理手段來監控壓力容器在設計、制造、使用等各環節的安全性。無損檢測是監控壓力容器使用安全性的一種重要技術手段。通過對制造壓力容器的材料及焊接接頭的無損檢測，排除其在制造過程中的各種不安全因素，可以最大程度地保證壓力容器在使用中的安全性。

目前，壓力容器常用的無損檢測方法包括射線檢測 （RT)、 超聲檢測 （UT）、 磁粉檢測 （MT)、 滲透檢測 （PT）、渦流檢測 （ET）等多種，其中磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測屬表面檢測方法。以上檢測方法在國家標準JB/T 4730—2005中都有相應的檢測標準。在有關壓力容器的國家規范和標準《固定式壓力容器安全技術監察規程》、GB 150（新版）中，對無損檢測方法的選擇及檢測比例等做了基本規定。下面對各個檢測方法分別進行概述。

1 無損檢測方法

（1） 射線檢測

射線檢測是通過射線機發出X射線或γ射線照射被檢測部位，檢測該部位是否有缺陷。若被檢測部位存在缺陷，則透過缺陷部位的射線減弱程度與周圍有差異，利用膠片感光技術使底片上顯示出缺陷輪廓，就可以很直觀地在底片上反映出缺陷性質、數量、尺寸和位置。射線檢測主要對體積型缺陷檢出率高，因此它適宜檢測幾乎所有材料的各種熔化焊焊接接頭或鑄鋼件，而不適宜鋼板、鋼管及鍛件檢測。其檢測厚度受射線穿透能力限制，穿透能力取決于射線光子能量。射線檢測需要一定的曝光時間，檢測完畢后要進行膠片處理，故其檢測效率不高，而且射線對人體有傷害，需要采取安全防護措施。

（2） 超聲檢測

超聲檢測是利用物質具有的振動和波動特性，由超聲波探傷儀產生電振蕩，通過探頭向工件周期性地發射一定頻率的超聲波，根據從工件反射回來的超聲波強度變化來判斷工件中有無缺陷及缺陷大小。對工件進行超聲檢測時，待檢工件結構種類不同，需配備的標準試塊也不同。在檢測前需要對超聲波探傷儀進行靈敏度調節，因此，如果檢測工件種類較多，就需大量的標準試塊或對比試塊。超聲檢測主要對線性缺陷和面積型缺陷檢出率高，因此它常用于檢測板材、管材、鍛件及焊接接頭。手動超聲檢測檢測效率低，適合于單件小批量檢測，而采用自動超聲波探傷可以極大地提高檢測效率。超聲檢測對人體無傷害，所以超聲檢測的自動化具有更廣闊的發展前景。

（3） 磁粉檢測

磁粉檢測是通過對工件進行磁化來檢測缺陷的。鐵磁性材料工件在有缺陷的部位磁力線因不連續而發生局部畸變，形成漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，從而顯示出缺陷的位置、大小和形狀。磁粉檢測只能檢測表面及近表面微小缺陷，適用于檢測鐵磁性材料，檢測靈敏度高。對于鐵磁性材料，其表面檢測應優先選用磁粉檢測。

（4） 滲透檢測

滲透檢測是一種以毛細作用原理為基礎的檢查表面開口缺陷的無損檢測方法。將滲透劑施加于待檢工件表面，用去除劑去除附著于表面的滲透劑，利用顯像劑的毛細特性將缺陷內的滲透劑吸附并擴展于工件表面，形成一個肉眼可見的缺陷顯示。其中著色滲透檢測在特種設備行業及機械行業應用很廣泛，而在航空、航天和國防工業等領域，熒光滲透檢測應用特別廣泛。滲透檢測不受材料種類限制，但對不同的材料需選用不同的滲透劑，這直接影響著檢測的靈敏度。

（5） 渦流檢測

渦流檢測是一種利用電磁感應原理來檢測導體表面缺陷的無損檢測方法。把一塊導體置于交變磁場中，在導體中產生感應電流，即產生渦流，渦流自身產生交變磁場，這個交變磁場對線圈產生反作用電流，通過檢測反作用電流的變化就可以檢測導體表面有無缺陷。由于渦流具有集膚效應，因此渦流檢測只能檢測表面和近表面缺陷。渦流檢測與超聲檢測一樣需要對比試樣。渦流檢測是非接觸式檢測，并能及時輸出電信號，因此它具有檢測速度快、容易實現自動化檢測的特點。

表1 無損檢測方法性能指標對比

2 無損檢測方法的對比

表1較詳細地對比了各種無損檢測方法的性能特點。各設備制造和使用單位應根據各自不同的需求，依據高效、經濟的原則選擇適宜的無損檢測方法。

3 無損檢測技術的發展方向

隨著科學技術的不斷發展，近幾年一些新的無損檢測技術正逐漸在石油化工、建筑、航空航天、船舶制造等諸多領域得到較為廣泛的應用，各種新的檢測儀器已被研究、開發、生產出來，并進入了市場。這些新的無損檢測技術包括超聲衍射時差法、聲發射檢測、磁記憶檢測、紅外熱檢測，其中聲發射檢測、磁記憶檢測、紅外熱檢測主要是針對在役壓力容器因長期使用存在的各種不安全因素而進行的實時在線監控檢測技術，以避免造成重大設備事故及產生重大經濟損失。

衍射時差法是超聲檢測中的另一種檢測方法，它與常規的超聲檢測不同，它是利用波的衍射原理來判定工件內部缺陷的，可記錄全程掃描結果并能永久保存。《固定式壓力容器安全技術監察規程》和新的GB 150國標已將超聲衍射時差法作為新的無損檢測方法列入了其中。這種檢測方法在厚壁容器和現場組對的大型容器檢測時有很大優勢。隨著各種新型探測儀器的出現，壓力容器無損檢測也將變得更方便、快捷，從而可使無損檢測技術更好地服務于化工生產領域，在保障國家及人民生命財產安全方面發揮重要作用。

[1] GB 150—1998.鋼制壓力容器［S］.北京：中國標準出版社，1999.

[2] TSG R0004—2009.固定式壓力容器安全技術監察規程［S］.北京：新華出版社，2010.

[3] JB/T 4730.1～4730.6—2005.承壓設備無損檢測 ［S］ .北京：新華出版社，2005.

[4] 強天鵬.射線檢測 ［M］.昆明：云南科技出版社，2001.

[5] 胡天明.超聲波探傷 ［M］.武漢：中國鍋爐壓力容器安全雜志社，1995.