壓力容器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

李緒清 陳明 刁迎雪 劉斌

摘要： 當(dāng)今許多行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)在制造產(chǎn)品的過(guò)程中者在使用液氮、液氫、壓縮空氣等特種設(shè)備，為了保證安全生產(chǎn)，這此壓力容器需要被定其檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中通用的無(wú)損檢測(cè)方法有射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等，而新型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)還囊括了激光全息無(wú)損檢測(cè)和聲發(fā)射檢測(cè)等，這些檢測(cè)方法適用于檢測(cè)不同種類(lèi)的壓力容器，為壓力容器的使用安全提供保障。

關(guān)鍵詞： 壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)新型檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)今許多行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)在制造產(chǎn)品的過(guò)程中者在使用液氮、液氫、壓縮空氣等特種設(shè)備，為了保證安全生產(chǎn)，這此壓力容器需要被定其檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中通用的無(wú)損檢測(cè)方法有射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等，而新型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)還囊括了激光全息無(wú)損檢測(cè)和聲發(fā)射檢測(cè)等，這些方法適用于檢測(cè)不同種類(lèi)的壓力容器，本文接下來(lái)就對(duì)其工作原理及其應(yīng)用范圍作以介紹。在科技水平和工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展的今天，某此生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程會(huì)對(duì)材料和壓力容器的質(zhì)量要求提升，因此，一些壓力容器所使用的原材料就會(huì)逐漸被提升為使用具有耐高溫、高強(qiáng)度、抗切割等性能的材料。這些材料性能特殊、生產(chǎn)和加工的工藝、價(jià)格高昂，因此就提升了對(duì)其使用安全性的要求，需提高此類(lèi)壓力容器特別是承壓壓力容器的使用可靠性，因此就要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)損檢測(cè)。

1 無(wú)損檢測(cè)方法

1.1 射線檢測(cè)

射線探傷技術(shù)常用在檢測(cè)壓力容器是否有存在的氣孔、密孔、夾渣、熔接和焊縫未熔透等缺陷的可能，對(duì)于人體不便進(jìn)入進(jìn)行檢測(cè)及不能用超聲波檢測(cè)的單層、多層、球型壓力容器也可使用此方法，但不適用于鍛件、管材、棒材的檢測(cè)，也不適用于鍛件、管材、棒材的檢測(cè)。

射線探傷可以獲得存在的缺陷的視覺(jué)圖像，它對(duì)缺陷的長(zhǎng)度和寬度的測(cè)量更為精確，其結(jié)果也更為直觀且益于長(zhǎng)期保存。該方法對(duì)體積缺陷（氣孔和夾渣）檢測(cè)率高，但體積缺陷在攝影角度不佳時(shí)易泄漏。另外，該方法不適用于較厚的工件，具有檢測(cè)成本高，速度慢，對(duì)人體有害，需要特殊保護(hù)的不足之處。

1.2 超聲波檢測(cè)

超聲檢測(cè)是通過(guò)利用超聲波在介質(zhì)中傳播過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生衰減的特性來(lái)檢測(cè)壓力容器中的缺陷。這種檢測(cè)方法可用于檢測(cè)壓力容器焊縫中的缺陷，檢測(cè)其內(nèi)表面的裂紋，也可用于檢測(cè)高壓螺栓中可能出現(xiàn)的裂紋。這種方法具有檢測(cè)靈敏度較高、穿透力強(qiáng)、檢測(cè)效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，這種檢測(cè)儀的體積小巧，便于攜帶和手持操作，且對(duì)人無(wú)害。但這種方法檢測(cè)出的結(jié)果對(duì)缺陷的定性和定量表征的體現(xiàn)是不準(zhǔn)確的。

1.3 磁粉檢測(cè)

磁粉探傷是基于磁場(chǎng)與磁粉相互作用的無(wú)損檢測(cè)方法。在鐵磁材料為原材料的壓為容器的檢驗(yàn)、制造和安裝的過(guò)程中，可以采用這種檢測(cè)方式來(lái)進(jìn)行質(zhì)量控制，通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)和缺陷修復(fù)來(lái)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)鋼鐵類(lèi)、磁性材料表面和近表面可能存在的裂紋、折疊、切割等缺陷，確保產(chǎn)品質(zhì)量合格。磁粉探傷的靈敏度高、速度快、成本低，但是只適用于磁性材料，而且其檢測(cè)結(jié)果有時(shí)會(huì)受壓力容器或其他工件的形狀和尺寸影響。

1.4 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)源于毛細(xì)管現(xiàn)象，這種方法是將滲透液滲入壓力容器表面，用顯像劑查看清理后工件表面是否存在開(kāi)放缺陷的方法。常用于除多孔疏松的材料外如鋼、有色金屬、塑料等材料的壓力容器的表面開(kāi)口缺陷。

這種檢測(cè)方法操作容易，顯示缺陷方式直觀，缺陷檢測(cè)靈敏度高，可接受的材料范圍寬，因此，每次檢測(cè)缺陷的顯示面寬，適于用在對(duì)復(fù)雜形狀零件進(jìn)行全面檢測(cè)。然而，它只可用來(lái)檢測(cè)材料表面的開(kāi)口缺陷，不適合檢測(cè)多孔材料，同時(shí)這種方法也會(huì)污染工件和工作環(huán)境。

2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的主要應(yīng)用

2.1 射線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

射線檢測(cè)的原理是在光線入射在壓力容器上時(shí)，射線光子會(huì)同壓力容器的原子相互作用，對(duì)射線吸收、散射，從而導(dǎo)致了射線強(qiáng)度的衰減，與射線能量的衰減。這種檢測(cè)方法與材料的性質(zhì)、厚度、密度密切相關(guān)，密度或厚度越大，衰減越大。如果工件上有空洞，則通過(guò)缺陷的射線強(qiáng)度就越大，而其曝光也會(huì)相應(yīng)增加，從而達(dá)到內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)的目的。

這種技術(shù)早在石油工業(yè)中就被用來(lái)分析鉆井巖芯。在航空業(yè)中，用來(lái)檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)復(fù)合壓力容器人材料和復(fù)合結(jié)構(gòu)；用來(lái)檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)一些制造過(guò)程中的壓力容器件；用來(lái)檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室外套質(zhì)量融合縫焊縫檢測(cè)，判斷是否有各種焊接缺陷檢測(cè)內(nèi)部缺陷；用來(lái)檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)壓力容器、發(fā)動(dòng)機(jī)鑄造、焊接葉片的孔類(lèi)、裂紋類(lèi)、夾雜類(lèi)缺陷。

2.2 超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

超聲檢測(cè)是目前復(fù)合材料和焊接結(jié)構(gòu)是最重要和最廣泛使用的無(wú)損檢測(cè)方法，可以分層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，測(cè)量剝離，氣孔，裂紋，沖擊損傷和焊接結(jié)構(gòu)的焊深不足、夾雜、裂紋、氣孔等缺陷，缺陷定量精準(zhǔn)。該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于金屬材料及零部件質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)和產(chǎn)品檢測(cè)。如鋼板、管道、焊接鞋、堆焊層、復(fù)合層、壓力容器及高壓管道、軌道車(chē)輛零部件、棱鏡組件和集成電路引線檢測(cè)等。由于T型接頭焊縫的特殊結(jié)構(gòu)，焊縫應(yīng)采用縱波與橫波相結(jié)合的檢測(cè)方法。該方法不僅可以發(fā)現(xiàn)不同方向的缺陷，而且可以減少盲區(qū)，避免丟失，提高了缺陷判定的準(zhǔn)確性。

2.3 磁粉檢測(cè)的應(yīng)用

當(dāng)材料或壓力容器受到磁化時(shí)，如果壓力容器部件表面或近表面發(fā)生裂紋或冷分離，就會(huì)形成漏磁場(chǎng)。漏磁場(chǎng)將吸引和集中在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)用的磁性粒子形成缺陷顯示，使得材料或工件的缺陷可以很容易地用肉眼或其他觀察方法檢測(cè)到。常用于在檢測(cè)機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝中的檢測(cè)以及壓力容器定期檢驗(yàn)首選的無(wú)損檢測(cè)。

2.4 液體滲透檢測(cè)的應(yīng)用

液體滲透探傷是一種古老的探傷技術(shù)。它以油白色粉末為基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于鋼制壓力容器的質(zhì)量檢驗(yàn)，特別是鐵路系統(tǒng)。滲透劑為黃綠熒光色或紅色，著色滲透劑對(duì)狹窄縫隙具有較好的滲透性，經(jīng)處理后可放大顯示探傷痕跡，以便合理評(píng)價(jià)。常用于化工檢修、機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝的檢測(cè)、鍋爐管道焊縫的檢測(cè)。

3 無(wú)損檢測(cè)的新技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

3.1 激光全息無(wú)損檢測(cè)

激光全息探測(cè)是利用激光全息技術(shù)探測(cè)壓力容器表面和內(nèi)部缺陷。它的基本原理將激光在外荷載作用下，造成局部變形，變形程度與缺陷情況直接相關(guān)，因此可以通過(guò)觀察全息圖和比較不同外載錄表面變形和變形程度，來(lái)觀察、分析和判斷物體內(nèi)部是否存在缺陷。

3.2 聲發(fā)射檢測(cè)

聲發(fā)射測(cè)試的基本原理是通過(guò)外界條件的作用使物體發(fā)出聲音，根據(jù)壓力容器的聲音推斷物體的狀態(tài)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。物體發(fā)出的每個(gè)聲音信號(hào)都包含反映物體內(nèi)部或缺陷的性質(zhì)或狀態(tài)的信息。聲發(fā)射檢測(cè)是對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行接收、處理、分析和研究，從而推斷出材料內(nèi)部的狀態(tài)變化。壓力容器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一門(mén)綜合性的應(yīng)用技術(shù)，它已經(jīng)從壓力容器的無(wú)損擦傷，到壓力容器的無(wú)損檢測(cè)，再到壓力容器的無(wú)損評(píng)價(jià)，并向自動(dòng)和定量壓力容器無(wú)損評(píng)價(jià)方向發(fā)展。希望可以為研究此方向的學(xué)者提供參考作用。

參考文獻(xiàn)

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