壓力容器的無損檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

劉國(guó)余

摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，壓力容器無損檢測(cè)技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于其靈敏度高，對(duì)試樣無損傷，產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性越來越受到重視，對(duì)產(chǎn)品可靠性的要求也越來越高。測(cè)試技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)和工作原理的科學(xué)性，獲得了更廣闊的應(yīng)用空間。本文介紹了無損檢測(cè)技術(shù)及其在壓力容器使用中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：壓力容器；無損檢測(cè)技術(shù)；應(yīng)用

引言：

一般來說，含有壓力介質(zhì)的容器是壓力容器，也就是說，承受流體介質(zhì)壓力的密封裝置可以稱為壓力容器。壓力容器是一種能引起爆炸、中毒等有害事故的特殊設(shè)備。一旦發(fā)生爆炸或泄漏，往往會(huì)發(fā)生火災(zāi)、中毒和環(huán)境污染等災(zāi)難性事故。因此，壓力容器比一般機(jī)械設(shè)備具有更高的安全要求。

1無損檢測(cè)技術(shù)闡述

在對(duì)壓力設(shè)備進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，應(yīng)在保證安全的基礎(chǔ)上，根據(jù)壓力設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料、制造方法、介質(zhì)、使用條件和故障模式，選擇最合適的無損檢測(cè)方法。壓力設(shè)備及相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)文件和圖紙。適用于壓力設(shè)備內(nèi)部缺陷的檢測(cè)；磁粉檢測(cè)適用于檢測(cè)鐵磁材料壓力設(shè)備的表面和近表面缺陷；滲透試驗(yàn)適用于檢測(cè)由非多孔金屬材料和非金屬材料制成的壓力設(shè)備的表面開孔缺陷；渦流檢測(cè)適用于檢測(cè)導(dǎo)電金屬材料制造的壓力設(shè)備的表面和近表面缺陷。對(duì)于鐵磁材料制成的壓力設(shè)備及部件，應(yīng)采用磁粉探傷法檢測(cè)表面或近表面缺陷。磁導(dǎo)率測(cè)試只能在由于結(jié)構(gòu)形狀等原因無法進(jìn)行磁粉測(cè)試的情況下使用。采用兩種或兩種以上的檢測(cè)方法檢測(cè)同一壓力設(shè)備部件時(shí)，應(yīng)達(dá)到各自的合格水平。例如，同一檢測(cè)方法的不同檢測(cè)技術(shù)應(yīng)該用于檢測(cè)同一零件。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)以風(fēng)險(xiǎn)較高的評(píng)價(jià)水平為標(biāo)準(zhǔn)。

2壓力容器無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1射線檢測(cè)

射線探傷技術(shù)常用來檢測(cè)壓力容器中是否存在氣孔、致密孔、夾渣、焊縫不透水缺陷。也可用于檢測(cè)人體及單層、多層、球形壓力容器的不便。這些容器不能通過超聲波檢測(cè)，但不適合鍛件、管道、棒材的檢測(cè)。x射線探傷可以獲得缺陷的視覺圖像。它可以更準(zhǔn)確地測(cè)量缺陷的長(zhǎng)度和寬度，結(jié)果也更直觀，有利于長(zhǎng)期保存。該方法對(duì)體積缺陷（氣孔和夾渣）的檢出率較高，但在照相角度不好時(shí)容易漏氣。此外，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)人體有害和特殊保護(hù)等缺點(diǎn)。

2.2采用超聲波的檢測(cè)

超聲檢測(cè)方法是一種缺陷檢測(cè)方法，它利用超聲在介質(zhì)中傳播過程中的衰減現(xiàn)象，并利用其反射特性在遇到界面產(chǎn)生的反射時(shí)檢測(cè)缺陷。在壓力容器的制造過程中，這種超聲檢測(cè)方法更適用于檢測(cè)厚壓力容器殼體或大口徑噴嘴與殼體對(duì)接焊縫的缺陷。通常采用脈沖反射式超聲探傷儀探頭進(jìn)行缺陷檢測(cè)。在壓力容器的檢測(cè)中，這種超聲檢測(cè)方法的主要功能是檢測(cè)壓力容器焊縫的裂紋表面和埋地缺陷。該方法也可用于檢測(cè)高壓螺栓和壓力容器鍛件的裂紋。超聲波探傷儀體積小、重量輕，操作和攜帶十分方便。與射線檢測(cè)方法相比，它對(duì)人體無害。因此，這種超聲檢測(cè)技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于壓力容器的檢測(cè)。但是，該方法既不能檢測(cè)壓力容器表面，也不能檢測(cè)與壓力容器表面平行的近表面延伸方向的缺陷。此外，該方法不能準(zhǔn)確檢測(cè)缺陷的定量和定性特征。

2.3滲透檢測(cè)技術(shù)

表面檢測(cè)是基于物理現(xiàn)象的滲透原理。根據(jù)材料的滲透性特點(diǎn)，有滲透法和磁粉法兩種方法。滲透方法是將一種特殊的滲透劑附著在凹槽表面，滲透到凹槽的裂縫中，清除殘留的液體，最后用深度顯像劑顯示凹槽。該方法對(duì)表面微缺陷的檢測(cè)靈敏度很高，甚至高于射線檢測(cè)技術(shù)，但并不適用于多孔材料的檢測(cè)。磁粉法是以磁場(chǎng)原理為基礎(chǔ)的，通過磁粉與磁場(chǎng)的相互作用，方便、廣泛地用于檢測(cè)鐵材料表面及附近的裂紋、夾雜物和夾層。上述方法最適用于壓力容器的表面和近表面檢測(cè)，保證了容器的密封，提高了安全性能和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.4磁粉檢測(cè)技術(shù)

磁粉檢測(cè)是一種基于缺陷泄漏磁場(chǎng)與磁粉相互作用的鐵磁材料表面及近表面缺陷的無損檢測(cè)方法。在鐵磁材料原材料的檢測(cè)、制造、質(zhì)量控制階段，將產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)與監(jiān)控與定期檢查和缺陷修復(fù)相結(jié)合，如采用磁粉檢測(cè)技術(shù)對(duì)鐵磁材料表面進(jìn)行檢測(cè)。表面及近表面缺陷、褶皺、夾層、夾渣等應(yīng)用。磁粉檢測(cè)具有成本低、速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)只適用于鐵磁材料，工件的形狀和尺寸有時(shí)會(huì)對(duì)損傷產(chǎn)生影響。

2.5紅外檢測(cè)技術(shù)

許多高溫壓力容器都有一層保溫材料，如珍珠巖，所以壓力容器外殼的溫度低于材料的允許溫度。如果內(nèi)部保溫層破裂或部分脫落，壓力容器殼體將超過溫度，造成熱損傷。傳統(tǒng)紅外成熟成像技術(shù)容易發(fā)現(xiàn)壓力容器殼體局部過熱現(xiàn)象。如果在大量的疲勞載荷作用下發(fā)生早期疲勞損傷，壓力容器的高應(yīng)力集中區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)熱點(diǎn)。壓力容器殼體疲勞熱點(diǎn)紅外熱成像檢測(cè)可以盡早檢測(cè)出壓力容器殼體的薄弱環(huán)節(jié)，為今后重點(diǎn)檢測(cè)提供依據(jù)。

3無損檢測(cè)在承壓設(shè)備上應(yīng)用時(shí)，主要有以下四個(gè)特點(diǎn)：

3.1無損檢測(cè)應(yīng)與無損檢測(cè)相結(jié)合

無損檢測(cè)的特點(diǎn)是在檢測(cè)過程中不會(huì)對(duì)材料、工件和結(jié)構(gòu)造成損傷，與一般檢測(cè)相比具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。然而，無損檢測(cè)技術(shù)有其自身的局限性，不能替代無損檢測(cè)。例如，除了進(jìn)行無損檢測(cè)外，還進(jìn)行了液化石油氣氣瓶的爆炸試驗(yàn)。

3.2正確選擇無損檢測(cè)時(shí)間

壓力設(shè)備進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的、設(shè)備的工作條件、材料的質(zhì)量和制造工藝的特點(diǎn)，正確選擇無損檢測(cè)的實(shí)施時(shí)間。例如，鍛件的超聲波探傷通常是在鍛件完成并粗化后，在最終加工如鉆孔、銑削、磨削等之前進(jìn)行。

3.3正確選擇最合適的無損檢測(cè)方法

對(duì)于壓力設(shè)備的無損檢測(cè)，各種檢測(cè)方法都有一定的特點(diǎn)，不能適用于所有的工件和所有的缺陷。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇最合適的無損檢測(cè)方法。例如，鋼板的分層缺陷不適合射線檢查，因?yàn)槠溲由旆较蚺c鋼板平行，所以應(yīng)該選擇超聲波檢查。

3.4合理的綜合運(yùn)用

無損檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的應(yīng)用性技術(shù)。所有無損檢測(cè)技術(shù)都不可能是全面的，都有一定的局限性，每種技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，各種技術(shù)相互配合，可以更好的提高集裝箱的檢測(cè)效率和安全性。此外，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，在保證安全、減少不必要的浪費(fèi)和降低成本的前提下，我們應(yīng)該注重經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)語：

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無損檢測(cè)技術(shù)的研究取得了巨大的成就。從引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備到自主研發(fā)和制造，無損檢測(cè)技術(shù)不斷豐富和創(chuàng)新。無損檢測(cè)技術(shù)具有很大的發(fā)展空間。無損技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，將大大提高壓力容器無損檢測(cè)技術(shù)，降低壓力容器爆炸泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和改進(jìn)需要在實(shí)際應(yīng)用中加以操作。在測(cè)試項(xiàng)目中，根據(jù)材料的特點(diǎn)和測(cè)試要求，嚴(yán)格依照有關(guān)法律、法規(guī)的要求，確保檢出率，提高壓力容器的安全，確保人民的生命和財(cái)產(chǎn)的安全，從而提供一個(gè)強(qiáng)有力的推動(dòng)工業(yè)化的發(fā)展。

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（作者單位：北方華錦化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司）