壓力容器檢驗中無損檢測技術的運用

侯漢濤

摘 要 石化企業擁有大量的壓力容器，一旦發生故障，很容易危及工作人員的人身安全，為石化企業帶來重大的經濟損失，所以必須重視壓力容器的安全問題。本文主要介紹石化企業壓力容器定期檢驗過程中無損檢測技術的應用特點。

關鍵詞 壓力容器檢驗；無損檢測技術；應用

中圖分類號 TH49 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）172-0248-02

石化企業中擁有大量的壓力容器，容器內的介質大多為易燃、易爆、有毒或者有嚴重的腐蝕性，長期工作在高溫高壓環境之下，具有很強的危險性。近年來，國內外石化企業壓力容器爆炸的事件時有出現，嚴重危害了國家及人民的生命財產安全，因此，壓力容器的監測及定期檢驗至關重要。本文主要就壓力容器常見的無損檢測技術的應用問題進行簡單的探討分析。

1 無損檢測概述

焊縫無損檢測技術就是在不損傷被檢測對象的內部組織、使用性能的情況下，通過一定檢測技術對待檢測物質的表面及內部結構、狀態、性質、缺陷等相關情況進行檢查測試。無損檢測是工業設備及材料質量檢驗過程中常見的技術手段，目前來說國內外常用的石化企業壓力容器無損檢測技術有超聲檢測、紅外熱檢測、磁粉探傷、滲透探傷、射線探傷等5種，下文對這5種檢測方法進行重點敘述。

2 石化企業壓力容器常見的無損檢測技術

2.1 紅外熱檢測

紅外熱檢測顧名思義就是利用紅外線的熱輻射特性檢測設備。常溫壓力容器的高應力集中部位檢測以及高溫壓力容器熱傳導在線檢測中常常會使用這種檢測手段。高溫壓力容器長時間使用后難免會出現內部結焦、堵塞、內襯損傷等問題，使用紅外檢測技術不需要直接接觸壓力容器，能夠快速、實時對壓力容器進行大面積遠距離檢測。近年來該技術在石化企業相關工業設備的檢測中應用十分廣泛，相關研究分析發現，與其他幾種無損檢測方法相比，紅外熱檢測技術的速度更快，可以對壓力容器進行震動分析，能夠有效地預防設備故障，在制造裝載核燃料的壓力容器時使用這種方法進行檢測，能夠減少容器制造過程中的氣泡及缺陷，目前來說我國已經有許多研究部門與石化企業就壓力容器、壓力管道等設備材料的斷裂力學、熱傳導分析等等問題進行了研究討論，成功的將紅外熱檢測技術應用于反應器、液化石油氣儲罐等等設備的檢測過程中。就檢測儀器來說，我國已經成功研制開發出多種制冷紅外熱像儀以及非制冷紅外熱像儀，未來很長一段時間內，我國紅外熱檢測技術的研究方向主要在兩個方向，其一，在應用物理學、傳熱學專業知識基礎上，使用計算機設計一個數學模型，建立一個長期監控系統，用于實時監控在線運行的壓力容器；其二，建立完善的紅外檢測國家或行業標準，縮小與國外的差距。

2.2 超聲檢測

物體的內部結構不同，聲學特征也會不同，它們會影響到超聲波的傳播，超聲檢測就是利用這一原理檢測待測材料的缺陷及物理特征。超聲檢測是目前國內外相關企業中應用范圍最廣、使用做多的無損檢測技術，超聲檢測能夠檢測出壓力容器焊縫內表面的裂紋、接焊縫內部埋藏缺陷、焊縫外表面裂紋、焊縫內缺陷的高度等等缺陷，超聲檢測的效率較高、速度較快、檢測的深度較大、對于檢測人員不會造成傷害、現場檢測比較方便，但實際的檢測過程中容易受到材料表面粗糙度、檢測人員技術經驗、焊縫表面成型狀況等等因素的影響，粗晶材料的精確度難以保證，且這種檢測方法下缺陷表達也不夠直觀。下文主要對超聲檢測中的關鍵技術進行簡單的討論。

1）信號處理技術。超聲信號是識別待檢測對象中的缺陷及其位置的重要工具，但超聲波檢測信號可能會受到其他噪音的影響，導致超聲波信號的傳輸及接收出現問題，因此許多研究人員就超聲波信號的處理問題進行了深入的探討分析，比如使用小波包對超聲波檢測信號進行降噪處理，可以有效地提高信噪比；比如在缺陷深度的智能識別中引入人工神經網絡技術、小波分析等等相關技術，使得超生的定量識別更加便捷。超聲波處理問題是超聲檢測的關鍵技術，必須不斷地深入分析，才能夠提高該種無損檢測技術的效率。

2）超聲換能器。超聲轉換器的主要作用是將輸入的電功率轉換為超聲波傳遞出去，是超聲波檢測技術中的關鍵設備，常見的超聲波轉換器有電磁超聲轉換器、壓電超聲轉換器等等幾種，電磁超聲轉換器在實際應用中不需要直接接觸待測物體，能夠應用于高溫高速及在線檢測過程中。現階段，壓電超聲波轉換器正朝著高頻、大功率、低壓驅動、集成化等等方向發展，西班牙、法國等等國家已經取得了一定的研究成果。

2.3 磁粉探傷

鐵磁性材料磁化會產生磁感應強度，會導致磁力線密度增大，當因焊縫缺陷、材質等原因造成材料存在不連續性時，磁力線發生畸變，溢出檢測材料表面，產生漏磁場，物體缺陷周圍的磁粉會出現堆積，這種檢測方法的靈敏度較高，能夠檢測出鐵磁材料近表面以及表面的缺陷，對于缺陷的位置、大小、形狀等等相關內容都能夠直觀的顯示出來，檢測速度快且成本低，污染小，但這種方法只能用于鐵磁性材料，奧氏體不銹鋼材料、焊縫及一些非鐵磁性材料的缺陷問題不能檢測，材料內部的缺陷難以發現，檢測時工件的磁化方向會影響到檢測靈敏度，部分工件檢測完成后還要進行退磁處理。

2.4 射線探傷

射線探傷中使用的射線主要有X射線及γ射線兩種，實際的檢測過程中，由于射線穿透待測物各部分結構時會產生不同強度的衰減，通過檢測衰減的程度就能夠檢查出材料存在的缺陷。射線經過待測材料會被吸收，將吸收后的射線投射到膠片上，然后對膠片進行顯影處理，可以發現物體厚度的變化即內部缺陷情況，通過這一信息能夠判定焊縫缺陷的危害性及焊接質量等級。壓力容器制造過程中常用射線探傷的方法檢測其焊縫。這種檢測方法比較直接明了，能夠對焊縫進行定性、定量的檢測，檢測結果的準確度也較高，檢出的結果能夠長期保存，對于夾渣、氣孔等等體積型缺陷的檢出率相對較高，但是檢測設備成本較高不便攜帶，且產生的射線可能會危害現場工作人員的人身健康。

2.5 滲透探傷

滲透探傷的檢測原理主要是毛細作用，檢測過程中將含有熒光染料或者著色染料的特制滲透液施涂在待檢測工件的表面，一段時間之后，表面開口缺陷中會滲進滲透液，將材料表面的多余滲透液清除，將顯像劑涂抹在零件表面，缺陷中殘留的滲透液會再次回滲到顯像劑中，紫外線或白光作用下，缺陷處會清晰的顯示出滲透液的痕跡。壓力容器制造過程中可以使用這種方法檢測熱影響區及焊縫的冷裂紋、延遲裂紋等表面開口缺陷。壓力容器使用過程中可以使用這種方法檢測基材、熱影響區等等部位的晶間腐蝕、應力腐蝕等等表面開口缺陷。

這種方法適用于各種材料的工件及設備的無損檢測，尤其是一些大型工件、形狀不規則工件、設備的現場檢修檢測之中，檢測方法比較便捷，不需要電源，缺陷顯示十分直接，但是滲透探傷檢測的精度及深度都不夠，檢測完成后還需要做好清潔工作。

3 結論

本文簡單就超聲檢測、紅外熱檢測、磁粉探傷、滲透探傷、射線探傷幾種檢測技術在壓力容器無損檢測中的應用進行了簡單的討論分析，實際工作過程中，還有聲發射檢測、金屬刺激儀檢測等無損檢測技術，本文不再詳細介紹。

參考文獻

[1]梁宏寶，王立勛，劉磊.壓力容器無損檢測技術的現狀與發展[J].石油機械，2010（2）：54-57.

[2]張旭磊.壓力容器檢驗中無損檢測技術的運用探討[J].科技創新與應用，2014（6）：91.