壓力容器檢驗中無損檢測方法的綜合應用研究

邱新東 盧永紅 張鈺 吳好文

【摘? 要】壓力容器是一種可能危及人民生命財產安全的特種設備，它的設計、制造、檢驗的每一個環節都尤為重要。無損檢測作為檢驗中的一個關鍵環節，設計者應根據無損檢測方法的不同特點，被檢測容器的具體情況（如材質、結構、厚度、預計可能產生的缺陷種類、形狀、部位和取向等）選擇適宜的無損檢測方法、檢測長度、質量合格級別。本文對壓力容器檢驗中無損檢測方法的綜合應用進行分析，以供參考。

【關鍵詞】壓力容器;無損檢測;應用研究

引言

為保證壓力容器的安全性和完整性，一定要在設計生產和使用維護等環節做好無損檢測，確保壓力容器的制造質量是過關的，運行過程是安全穩定的，維護工作也是保證質量的重要環節。以下主要圍繞著無損檢測技術的基本內容展開分析與探討。

1.選擇無損檢測技術的原則

1.1綜合性原則

由于壓力容器的材質、結構、形狀等因素有著不同的差異，預計可能產生什么種類、什么形狀的缺陷、在什么部位、什么方向產生，根據不同情況進行分析選擇最合適的檢測方法。譬如，針對結構復雜的壓力容器，可綜合選擇滲透和超聲波無損檢測;針對有氣孔和夾渣之類的壓力容器，可選擇射線無損檢測和超聲波無損檢測。若壓力容器中存在著較難檢測的部位，可選擇滲透無損檢測技術，這樣不僅能提高檢測的精細度，還能提高檢測的工作效率。

1.2無損檢測技術的使用要點

由于不同的壓力容器可以承受的溫度和壓力是不同的，因而制造容器所需的材質和結構也是不同的。而且因溫度不同、結構差異和材料老化而產生的問題也各不不同。因此，在具體檢測時，要有針對性地選擇無損檢測技術，并科學地利用無損檢測技術，針對第一時間發現的問題進行排查和結論，防止出現安全隱患。

2.壓力容器檢測中幾種常用的無損檢測方法

2.1超聲波檢測方法

在對超聲波檢測方法應用前，為了確保最終檢測結果的合理性，要對超聲波檢測方法進行全面學習和研究。超聲波檢測方法在實際應用期間的原理與超聲波的在工件中的傳播特性有關。對于金屬材料的壓力容器，超聲波檢測常用的頻率主要集中在0.5～10MHz，能量高，在傳播過程中能量損失小，傳播距離大，穿透性好，而且超聲波方向性好，在材料中能夠沿著指定方向快速傳播。在壓力容器檢測中對超聲波檢測技術進行應用，若壓力容器內部結構存在缺陷，超聲波會與缺陷相互作用，改變傳播方向或特征發生反射，此時，根據接收反射波的特征，就能夠對壓力容器存在的缺陷進行判斷和評估，并且，能夠依據超聲波在傳播時發生反射的位置，對缺陷位置進行判斷。超聲波檢測在壓力容器檢驗中的應用主要適用于檢測焊接接頭、鍛件、鑄件的埋藏缺陷等，以及在使用過程中無法對壓力容器進行內部檢驗時，可從外部用超聲波進行檢測。該檢測方法還具有靈敏度高、檢測成本低、現場使用方便，對檢測人員及環境無害等優點。但是，也存在一定缺點，無法對復雜工件進行檢測，常用A型脈沖反射法檢測結果顯示不直觀，結果不可記錄，而且對檢測人員的能力和經驗要求都有著較高要求。

2.2射線無損檢測技術的應用

在利用射線開展無損檢測工作時，可利用X射線較強的穿透性，從顯示器中觀測到壓力容器內部的結構和特點。根據壓力容器的組織結構、形狀特征和材質類型等因素，無損檢測人員對壓力容器各類特點進行整體把握，從而更好地發現壓力容器內部存在的問題，實現無損檢測的目的。射線無損檢測具有廣泛的適用性，能檢測各類材質的壓力容器，實現定性和定量的檢測工作。雖然射線無損檢測能很好的提高工作效率，但依然存在成本較高、檢測速度較慢、輻射較強等弊端。因此，在檢測過程中，一定要控制好射線的強度和方向，要做好工作人員的防護工作，確保檢測過程是安全的。此外，在針對合金結構和鋼材結構的壓力容器進行檢測時，尤其是針對各類銅、鎳、鋁合金進行檢測時，具有較為明顯的效果。

3.無損檢測的設備需要注意的問題

（1）對于需要拼接的封頭，拼縫的焊接接頭均應進行100%射線或超聲檢測，合格級別與設備總體合格級別一致。因成形過程中拼接接頭可能產生表面缺陷，先拼板后成形的凸形封頭上的所有拼接接頭還需進行表面檢測。需要注意的是，拼接封頭在成形過程中，焊接接頭因彎曲變形可能會受到損傷，所以無論封頭的內部檢測還是表面檢測，都應當在成形后進行，如果在成型前進行，則成型后還應當對圓弧過渡區到直邊段再進行無損檢測。（2）GB/T151第9頁4.6.4規定：對于無法進行無損檢測的固定管板式換熱器殼程圓筒的環向焊接接頭，應采用氬弧焊打底或沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板，其焊接接頭系數φ=0.6。根據這條規定，我們在用SW6軟件對固定管板換熱器進行計算時，殼程圓筒的環向焊接接頭系數就應該輸入0.6，而不是通常的1.0或者0.85，尤其對于初入壓力容器設計行的人來說，很容易忽略這點。

4.無損檢測方法在壓力容器檢驗中的綜合應用

4.1把握檢測時機

正確把握壓力容器檢測時機，是合理應用無損檢測方法的一項基礎條件。要把握好檢測作業時機，才能實現對各種不同無損檢測技術的綜合應用。在選擇壓力容器檢測時機時，要在結合檢測目的的基礎上，進行全面分析，及時發現壓力容器存在的缺陷，為后期采取合理補救措施處理提供支持。

4.2無損檢測技術綜合應用

不同無損檢測技術優缺點各不相同，綜合應用各種無損檢測技術能夠更好地完成對壓力容器的檢測。例如，在有些無法在容器內部進行檢驗時，在外表面采用超聲波檢測對壓力容器進行埋藏缺陷檢測，再結合磁粉檢測或者滲透檢測對壓力容器進行外表面檢測，針對壓力容器中可能存在的缺陷部位進行重點檢測，進而提升檢測質量，確保檢測結果可信度，方便后期缺陷處理作業的開展，排除壓力容器存在的安全隱患。

4.3校準

校準包含的內容較為復雜，主要有以下內容：（1） 檢測靈敏度校準，使用模擬源進行校準，一般選擇聲發射信號作為模擬源裝置。（2）處理器，實施檢測之前，須校準信號處理器，保證通道正常。在檢測前和檢測結束后，都需要對各個通道模擬源聲發射幅度值實施校準。模擬源與換能器的距離要小于100cm，各個通道響應幅度值和通道平均幅度值的誤差應小于4dB。（3）衰減性測量，要實施和聲發射檢測條件相同的衰減特性測量，如果已經有了相同檢測條件下的衰減特性信息，也可以移植到本次檢驗中，進行定位校準。檢測目標陣列中的任一部位，聲發射模擬源信號都應能被時差定位陣列獲取，同時獲得唯一的定位數據，在區域定位過程中，該區域換能器應能夠接收信息。（4）聲發射源校準，在容器壁上某一位置進行模擬源發射，若定位與檢測所得聲發源部位一致，則模擬源位置即指檢測所得聲發射源位置。

5.結束語

總之，無損檢測是制造壓力容器的一道重要的工序，對于保證整臺設備的質量與安全有至關重要的作用，因此，我們設計人員要本著“既要保證設備安全要求，也要盡量降低檢測成本”的原則，多學習、多積累、理論聯系實際，認真對待每一臺設備無損檢測方式、方法的選擇問題，盡量使每臺設備都達到優設計。

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