提高在用壓力容器射線檢測檢測率的論述

摘要：壓力容器是一種能夠承擔(dān)各個流體介質(zhì)的密封性設(shè)備，被人們廣泛應(yīng)用在石油化工領(lǐng)域。壓力容器是用來承擔(dān)壓力，可能引起爆炸或者中毒等危害性較大事故的設(shè)備。為了能夠保障壓力容器的順利使用，可以在不影響被檢測對象使用的情況下對設(shè)備開展射線檢測，通過必要的檢測及時發(fā)現(xiàn)壓力容器中的裂紋、氣孔、夾雜缺陷問題，并根據(jù)問題來提出對應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：壓力容器? 射線檢測? 無損檢測? 檢測率

壓力容器是一種能夠承擔(dān)各個流體介質(zhì)的密封性設(shè)備，被人們廣泛應(yīng)用在石油化工領(lǐng)域。從實際應(yīng)用情況來看，伴隨溫度的提升，壓力容器內(nèi)部的壓力會增強，在管理不及時的情況下會誘發(fā)比較嚴(yán)重的泄漏事故。因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)化工行業(yè)的安全生產(chǎn)，需要嚴(yán)格按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來開展壓力容器檢驗。射線檢測是壓力容器檢測常用的無損檢測技術(shù)，本文結(jié)合壓力容器的使用情況，就射線檢測技術(shù)在壓力容器檢測領(lǐng)域的應(yīng)用問題進(jìn)行探究，現(xiàn)將具體情況匯報如下[1-3]。

1 射線檢測基本情況概述

1.1 原理

射線檢測是按照光衍射的基本特點，借助高能X射線或者r射線來對材料進(jìn)行照射，對材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的掃描分析。 如果材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)成和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)不適應(yīng)，檢測射線的強度就會出現(xiàn)變化，通過對這種強度變化的分析能夠充分了解材料缺陷的位置和缺陷的屬性[1]。

1.2 適合應(yīng)用的范圍

射線檢測技術(shù)是壓力容器無損檢測的主要技術(shù)形式，在該技術(shù)的支持下能夠精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)管道焊接縫隙內(nèi)部存在的缺陷。射線檢測實施中所需要使用到的設(shè)備包含X射線探傷機(jī)、r射線源、高能x射線。

射線檢測對板厚較小的壓力容器內(nèi)部的縫隙檢測效果最為明顯，不僅如此，還可以將其應(yīng)用到超聲檢測領(lǐng)域，在重復(fù)性的檢測中發(fā)現(xiàn)容器設(shè)備可能存在的故障，就故障提出對應(yīng)的解決措施，由此來提升產(chǎn)品的質(zhì)量，為壓力容器缺陷返修提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持[2]。

射線檢測技術(shù)的應(yīng)用類型具體表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，焊縫射線檢測——射線照相檢測。照相檢驗會使用成像板來吸收存儲射線的能量，通過整合這些能量會產(chǎn)生陰影，形成圖像。在檢驗操作的過程中黑度比較大的是缺陷影像。檢測過程中所使用到的設(shè)備包含膠片、金屬增感屏、射線源等內(nèi)容。檢測對象包含壓力容器設(shè)備的外在形體、壁厚、接頭、材質(zhì)、焊接縫隙。為了能夠獲得精準(zhǔn)的檢測信息，對于壁厚低于80mm的鋼材會選擇使用電壓為450kV的X射線機(jī)。第二，X射線實時成像法的使用。在壓力容器檢測的過程中，是為了能夠精準(zhǔn)地檢測壓力容器運作潛在安全隱患，并對被檢測對象的質(zhì)量和運行動態(tài)等作出精準(zhǔn)的判斷。從實際應(yīng)用情況來看，X射線實時成像方法和傳統(tǒng)意義上的照相檢測技術(shù)相比具有自身獨有的優(yōu)勢作用，在微小焦點X射線技術(shù)的深入發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代下，X射線的實時成像系統(tǒng)會呈現(xiàn)出數(shù)字化、靈敏性、可靠性的特點，在一些方面還會替代傳統(tǒng)膠片照相法。依據(jù)國家《氣瓶對接焊縫X射線實時成像檢測》可以發(fā)現(xiàn)，一些高能實時成像檢驗系統(tǒng)開始被人們廣泛應(yīng)用到大厚度工件的檢測領(lǐng)域，比如圖像強化成像系統(tǒng)會被廣泛的應(yīng)用到蒸汽鍋爐、汽車輪軸焊縫、液化氣鋼瓶焊縫檢測領(lǐng)域。第三，射線層析檢測技術(shù)。射線層析檢測技術(shù)適合被人們應(yīng)用到精密構(gòu)件和特殊零構(gòu)件的檢測中，在具體實施操作的時候可以借助計算機(jī)形成圖像，并在射線掃描技術(shù)的支持下獲得每一層平面的物理信息，并通過對信息的轉(zhuǎn)化成像處理來實現(xiàn)對層面的檢測[3]。

2 壓力容器射線檢測的基本內(nèi)容

壓力容器在制造的初期階段便開始了全部、局部射線探傷處理，在此之后如果容器內(nèi)部沒有出現(xiàn)異常的情況，是不需要再進(jìn)行射線檢測的。按照《壓力容器定期檢驗規(guī)則》的基本規(guī)定，需要進(jìn)行射線檢測的情況具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）容器使用過程中補焊過的部位。（2）在檢驗過程中如果發(fā)現(xiàn)了焊縫表面的裂紋，則是需要對焊縫內(nèi)部的缺陷實施必要的檢驗。（3）容器錯邊量、棱角度超過制造標(biāo)準(zhǔn)要求部位的焊縫部位。（4）容器使用中出現(xiàn)焊縫接頭泄露部位以及兩邊延長的部位。（5）容器承受交變載荷設(shè)備焊接接頭以及其他應(yīng)力的集中部位。（6）容器內(nèi)部存在襯里后者因為結(jié)構(gòu)原因無法進(jìn)行內(nèi)外部檢查的焊接接頭。（7）用戶提出特殊要求，需要進(jìn)行額外檢驗的部位。在出現(xiàn)以上情況之后，檢驗人員可以根據(jù)實際情況來選擇是使用射線還是使用超聲波進(jìn)行檢測，在檢測之后總結(jié)之前過往的檢驗經(jīng)驗，在發(fā)現(xiàn)問題之后及時采取措施予以解決[4]。

3 射線檢測的優(yōu)缺點分析

射線檢測的優(yōu)點是能夠直觀地顯示出工件內(nèi)部的缺陷和加工工件的大小，在具體實施操作的時候?qū)θ毕菟诘奈恢谩⑷毕蓍L度和寬度的尺寸大小確定比較精準(zhǔn);射線底片可以作為原始的檢驗記錄長期保存;對于存在體積缺陷的夾渣、氣孔等缺陷問題會顯示出較強的檢出率。

射線檢測的缺點是對一些面積型的缺陷檢測率較低，比如無法精準(zhǔn)的檢測裂紋、面積缺陷，在具體實施操作的時候需要適合的透照角度才能夠順利檢測，在檢測中受外界因素的干擾很容易出現(xiàn)遺漏檢測的問題;在具體的檢測工作中如果零部件的厚度比較大，在具體檢驗操作的時候很容易出現(xiàn)檢驗精準(zhǔn)度下降的問題;射線檢測不適合應(yīng)用在鋼材、鍛件等材質(zhì)結(jié)構(gòu)壓力容器的檢測;在對壓力容器內(nèi)部零構(gòu)件檢測的過程中很難精準(zhǔn)的確定工件厚度方向的位置尺寸的大小[5]。

4 影響在用壓力容器射線檢測檢測率的因素分析

4.1 射線源和能量

在使用X射線、Y射線開展壓力容器檢測時，受檢測方法和照相質(zhì)量差異的影響，射線檢測率不同。而出現(xiàn)這個現(xiàn)象的本質(zhì)原因是兩個類型射線的能譜不同，X射線是連續(xù)譜，Y射線是線狀譜。從實際應(yīng)用操作上來看，X射線檢測的穿透能力較強，且在檢測操作的時候具有比較多的對比度較強的軟射線，和Y射線檢測相比，X射線檢測的精準(zhǔn)度較高。在使用X射線檢測時，可以通過調(diào)節(jié)管電壓來因地制宜地對檢測信息進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，根據(jù)檢測在用壓力容器的厚度來設(shè)置適合的管電壓，目的是能夠有效提升檢測的精準(zhǔn)性。和X射線檢測相比，Y射線的能量由同位素的種類大小決定，每一個同位素所產(chǎn)生的Y射線能量是固定的， 因此也就無法根據(jù)檢測零部件的實際情況來對Y射線能量做出適當(dāng)?shù)牧私猓鼰o法根據(jù)檢測零部件的實際情況來對Y射線能量進(jìn)行調(diào)控，最終導(dǎo)致射線檢測的精準(zhǔn)性無法被保障[6]。

4.2 透照方式

通過對幾何不清晰公式的分析可以發(fā)現(xiàn)，壓力容器上小裂縫出現(xiàn)的原因是內(nèi)透照缺陷到膠片的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了源在外透照相缺陷到膠片的距離，最終使得檢測過程中幾何形狀的不清晰度增加。另外，在將射線檢測應(yīng)用到壓力容器檢驗中時還會發(fā)現(xiàn)，壓力容器內(nèi)部表面裂紋開口會小于焦點的尺寸，這樣的差距會使得裂紋和膠片之間的距離增大，裂紋和膠片之間距離的增大會影響到底片上的小缺陷影像，導(dǎo)致檢測對比度在不同程度上降低，檢測圖像的橫向尺寸會變寬，圖像上的缺陷邊界也會變得更加模糊，最終會導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)的靈敏度降低[4-5]。

4.3 焦距

在采取射線檢測時，為了能夠提升檢測的精準(zhǔn)性，要根據(jù)實際情況來選擇的焦距，不能出現(xiàn)因焦距選擇不合理所引發(fā)的射線檢測率受損問題。在開展測試的時候還需要采取措施增大射線源和底片之間的間隔距離。

在具體實施操作的時候，通過使用幾何不清晰度的公式會發(fā)現(xiàn)，幾何不清晰度會伴隨射線源和底片距離的增大而減小，這樣的變化趨勢十分有利于對壓力容器內(nèi)部裂紋缺陷的檢測，且檢測效果良好。但是在射線檢測焦距增大之后，為了能夠?qū)Σ磺逦牧鸭y的精準(zhǔn)把握，還需要采取必要的措施降低管電壓，從而確保底片能夠達(dá)到合理的黑度。

5 提升在用壓力容器射線檢測檢測率的對策分析

5.1 采取積極的措施選擇適合的射線源和能量

在開展壓力容器檢測的過程中需要優(yōu)先選擇X射線，特別是需要使用X射線來檢測壓力容器內(nèi)部裂紋。在X射線能量無法滿足壓力容器在線檢測標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可以額外使用Y射線來開展檢測。

X射線檢測底片作用下的檢測對比度、清晰度、顆粒度要優(yōu)于Y射線，基于這樣的特點需要按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來選擇Y射線開展檢測，從而有效提升檢測效率。

5.2 選擇適合的透照方式

在使用射線檢測方式檢測壓力容器的過程中發(fā)現(xiàn)，與雙壁透照相比，單壁透照在使用的時候會獲得更為精準(zhǔn)的檢測結(jié)果，因此，在檢測分析的時候要著重選擇使用單壁透照的檢測方式。在射線檢測無法對壓力容器開展單壁透照時，可以選擇使用雙壁透照的檢測方式。在壓力容器表面出現(xiàn)裂紋缺陷時，需要在使用外透檢測的同時，輔助使用內(nèi)透檢測方法。

5.3 選擇適合的焦距

在使用射線檢測壓力容器的時候，需要相關(guān)人員能夠根據(jù)壓力容器的應(yīng)用情況留下確定適合的檢測焦距，通過科學(xué)地確定檢測焦距來提升射線的檢測率。而從實際檢測操作來看，能夠攜帶的X射線機(jī)的焦距是固定的，在檢測的過程中無法進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。因此，在對壓力容器開展檢測的時候可以按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行計算，結(jié)合計算結(jié)果開展檢測。

6 在用壓力容器射線檢測工作開展所需要注意的問題

6.1 優(yōu)先選擇單壁透照的方式

在選擇透照方式的時候要注重選擇單壁透照的方式，且射線探傷的靈敏度和射線照相的對比度、清晰度存在密切的關(guān)聯(lián)。在膠片、暗室基本條件固定的情況下，檢測對比度和衰減系數(shù)u、散射比n存在關(guān)聯(lián)，

在開展檢測操作的時候，為了保障射線具有一定的穿透力，需要根據(jù)工件的厚度來確定射線的能量。在具體實施操作的時候，雙壁透照所需要的射線能量要比單壁透照所需要的能量大。為此，在具體實施操作的時候，單壁透照要比雙壁透照顯示出更高的對比度。不僅如此，射線探傷本身的清晰度水平也和射線的能量存在正相關(guān)的關(guān)系。通過以上分析可以總結(jié)出，單壁透照要比雙壁透照的清晰度、對比度強，更加適合被應(yīng)用到壓力容器的檢驗中。

6.2 單壁外透方法是單壁透照的主要檢測方法

在具體實施操作的時候，單壁透照中的單壁外透檢測方式是常用的單壁透照檢測方法，因為在k數(shù)值確定的情況下，單壁內(nèi)透方法要比單壁外透方法的透照長度長。但是在實際檢驗工作中發(fā)現(xiàn)，受壓力容器主體焊縫接口不對稱、破口外大內(nèi)小的影響，越是靠近壓力容器內(nèi)部，期間所展現(xiàn)出來的缺陷就越明顯。壓力容器內(nèi)表面在長期和腐蝕介質(zhì)接觸的情況下，很容易出現(xiàn)各個形態(tài)的腐蝕問題。

6.3 在透照分析的時候要盡可能地選擇較高的透照電壓，提升照相寬容度

通過選擇較高的透照電壓，能夠減少透照分析的對比度，提升射線探傷的寬容度，降低不同區(qū)域范圍內(nèi)的黑度數(shù)值。確保透照電壓在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定黑度要求數(shù)值的情況下來提升檢測成效。

在開展檢驗的時候發(fā)現(xiàn)，容器焊縫超過3mm的壓力容器比較多，基于壓力容器的自動化屬性，在對壓力容器開展檢測的時候，需要根據(jù)常規(guī)參數(shù)設(shè)定來透照這個類型的焊縫，并在檢測的時候嚴(yán)格控制射線的照射角度。

射線探傷對壓力容器體積缺陷的檢測會顯示出較高的靈敏度，在具體實施操作中發(fā)現(xiàn)，對壓力容器裂紋缺陷的檢出率和壓力容器的透照方向存在關(guān)聯(lián)，如果容器缺陷所在平面和射線處于平行狀態(tài)時，射線透照方向上的缺陷厚度將會增大，這時射線透照的對比度也會達(dá)到最大的狀態(tài)，壓力容器的缺陷檢出率達(dá)到最高的狀態(tài)。而當(dāng)壓力容器缺陷所在平面和射線透照方向呈現(xiàn)垂直狀態(tài)時，缺陷在射線透照方向的厚度好對比度一般為零。通過射線探傷檢測是無法發(fā)現(xiàn)缺陷的。

經(jīng)過一系列的實驗研究證明，在射線對壓力容器裂紋的照射角超過15°時，就容易出現(xiàn)漏檢的問題;在射線對壓力容器裂紋的照射角等于15°時，裂紋的檢出率為50%;在射線對壓力容器裂紋的照射角是10°時，裂紋的檢查率是70%。因此，為了能夠更好地檢測出壓力容器上的裂紋，照射角的度數(shù)越小越好。

6.4 在檢測壓力容器裂紋缺陷的時候需要注重區(qū)分介質(zhì)垢層和氧化皮表面的開裂

按照規(guī)范的壓力容器檢測標(biāo)準(zhǔn)，在對壓力容器設(shè)備開展探傷檢測時需要采取積極的措施清理焊接縫隙的探傷部位，消除影響檢測的干擾因素。但是在實際操作中發(fā)現(xiàn)，受各個因素的影響，介質(zhì)垢層、氧化皮開裂在底片上出現(xiàn)的影像和容器本體的裂紋很難區(qū)分，在檢測的時候容易出現(xiàn)錯誤的判斷。為了能夠解決這個問題，需要對容易出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)場進(jìn)行判定，排除垢皮和氧化皮對裂紋缺陷檢測的干擾[6]。

7 結(jié)語

綜上所述，提升壓力容器檢測的精準(zhǔn)度和檢測質(zhì)量是相關(guān)檢測人員在工作中始終追尋的一個發(fā)展方向。在對壓力容器開展檢驗分析時，需要相關(guān)人員全面收集整理壓力容器檢測的缺陷性問題，針對缺陷制定出對應(yīng)的方案，選擇適當(dāng)?shù)臋z測技術(shù)實施檢測。其中，射線檢測是用來壓力容器檢測的重要技術(shù)形式。在具體實施操作的時候，為了能夠提升壓力容器射線檢測率和檢測精準(zhǔn)性，需要相關(guān)人員對射線檢測的影響因素進(jìn)行全面的分析，并根據(jù)分析結(jié)果制定出科學(xué)的、能夠提升檢測率的措施，從而有效提升壓力容器的檢測率。

參考文獻(xiàn)

[1]韓艷麗.射線檢測技術(shù)在壓力容器檢驗中的應(yīng)用[J].中國化工貿(mào)易，2019，11（8）：162.

[2]王科.壓力容器監(jiān)督檢驗中射線檢測控制的探討[J].石油和化工設(shè)備，2020，23（3）：2.

[3]李鵬澤，王森.鍋爐壓力容器檢驗中無損檢驗技術(shù)應(yīng)用分析[J].節(jié)能，2019，38（6）：149-150.

[4]何志偉. 核反應(yīng)堆壓力容器分段式整體螺栓拉伸機(jī)設(shè)計與研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2021.

[5]張子劍，葉瑞，張豪俊，等.X射線實時成像系統(tǒng)在GIS焊接殼體檢測的應(yīng)用[J].高壓電器，2019，55（1）：215-219，225.

[6]蔡亮，高帥，牛志勇，李世平，等.超聲相控陣技術(shù)在壓力容器焊縫無損檢測中的應(yīng)用[J].石油和化工設(shè)備，2020，23（11）：75-77.

作者簡介：舒玲玲（1982—），女，大專，工程師，研究方向為機(jī)械、工程管理。