試析射線檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用

＊曾 輝

（廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司 廣東 511496）

壓力容器隸屬于特種設(shè)備范疇，極容易引發(fā)爆炸、中毒等問(wèn)題，執(zhí)行相應(yīng)的安全檢測(cè)操作顯得尤為重要。在應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，主要是針對(duì)被檢測(cè)對(duì)象。當(dāng)材料內(nèi)部出現(xiàn)異常問(wèn)題，相關(guān)人員可根據(jù)反應(yīng)變化特點(diǎn)，如熱、聲等，以及工程材料、零部件等探測(cè)，確定缺陷的具體性質(zhì)和形狀，避免材料和設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題。從以往工作開(kāi)展中能夠看出，常見(jiàn)的無(wú)損檢測(cè)方式有射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)等，其中，射線檢測(cè)的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢(shì)十分明顯。

1.射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ)及X射線照相法原理

(1)射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ)

X射線產(chǎn)生于X射線管之中，該類射線管屬于真空管，主要涉及到的內(nèi)容有陰極和陽(yáng)極，陰極材料為鎢絲，陽(yáng)極為靶。當(dāng)管電壓加入后，陰極將會(huì)釋放很多電子，電子被加速后逐漸靠向陽(yáng)極，并以很大速度撞擊靶，撞擊過(guò)程會(huì)失去很多動(dòng)能，大部分動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽挥泻苌僖徊糠謺?huì)發(fā)展為X射線。當(dāng)X射線通過(guò)物質(zhì)后，部分光子會(huì)與物質(zhì)出現(xiàn)相互作用，其中最為常見(jiàn)的形式有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等。少數(shù)光子會(huì)被物質(zhì)吸收，還有一些光子會(huì)被物質(zhì)散射出去，加強(qiáng)射線的穿透強(qiáng)度。當(dāng)X射線透過(guò)一定厚度物體之后，透照射線之中同樣會(huì)包含一次射線、散射線等。窄束射線之中，能夠到達(dá)檢測(cè)器的只有一次射線，寬束射線除了一次射線外，還涉及到一些散射線。

(2)X射線照相法的原理

射線檢測(cè)主要是針對(duì)物質(zhì)內(nèi)部宏觀幾何缺陷進(jìn)行探測(cè)，借助于膠片對(duì)信息進(jìn)行記錄，同樣屬于無(wú)損檢測(cè)范疇。射線在穿透物體階段，能夠與物質(zhì)發(fā)生相互作用，受吸收及散射因子影響，強(qiáng)度也會(huì)逐漸減弱。之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，主要是受以下兩個(gè)因素影響：第一，物質(zhì)的衰減系數(shù)；第二，穿透厚度。當(dāng)射線穿透物體后，缺陷部分和測(cè)試片自身射線強(qiáng)度會(huì)與試樣自身衰減系數(shù)不一致。當(dāng)膠片與膠片敏感之后，膠片上的部分黑度也會(huì)產(chǎn)生明顯不同。工作人員可借助觀察燈，了解黑度差異構(gòu)成的不同形狀圖像內(nèi)容，并根據(jù)圖像判斷缺陷情況，最終確定測(cè)試件的質(zhì)量。

2.射線檢測(cè)優(yōu)勢(shì)和缺陷

射線檢測(cè)優(yōu)缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，射線檢測(cè)的主要記錄介質(zhì)為底片，更具直觀和真實(shí)性效果，能夠保存的期限較長(zhǎng)；第二，依靠底片的黑度差，可以讓工件內(nèi)部缺陷得到更好反應(yīng)，明確缺陷大小及形狀，確定缺陷的具體位置；第三，在底片幫助下，工作人員可執(zhí)行氣孔、夾渣及未焊透等問(wèn)題的檢測(cè)，需要注意的是，如果透照角度不合適，裂紋及未熔合問(wèn)題很容易出現(xiàn)漏檢；第四，該檢測(cè)方式適合在厚度較薄工件檢測(cè)上進(jìn)行應(yīng)用，并不適合厚度較大的工件；第五，適合針對(duì)板管對(duì)接焊縫、管座角焊縫及管板角焊縫問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)；第六，由于射線檢測(cè)需要完全穿透工件，部分工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件復(fù)雜，很可能會(huì)對(duì)X射線透照產(chǎn)生限制；第七，透照工件具備一定厚度，但只能通過(guò)底片影響進(jìn)行判斷，無(wú)法在厚度上對(duì)缺陷問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確定位；第八，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)成本較高；第九，X射線自身具備一定的輻射性特點(diǎn)，一旦出現(xiàn)超劑量應(yīng)用，便容易引發(fā)人體的放射性損傷，因此，在執(zhí)行X射線照相操作時(shí)，相關(guān)人員必須做好防護(hù)。

3.常見(jiàn)的壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

(1)超聲波檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于常見(jiàn)的超聲波檢測(cè)的應(yīng)用，其主要依據(jù)設(shè)備發(fā)出的超聲波在介質(zhì)中來(lái)回反射所接受的信號(hào)不同。在超聲波傳遞過(guò)程中，會(huì)有對(duì)應(yīng)的衰減現(xiàn)象出現(xiàn)，相關(guān)人員可根據(jù)超聲波衰減情況分析，了解設(shè)備表面是否出現(xiàn)問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用階段，超聲波檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)缚p內(nèi)部隱藏缺陷進(jìn)行有效檢測(cè)，明確壓力容器高壓螺栓的潛在質(zhì)量問(wèn)題。另外，該檢測(cè)技術(shù)具備較高的指向性和靈敏度，檢測(cè)速度極快，但其對(duì)應(yīng)的定量表征準(zhǔn)確性不足。超聲波檢測(cè)原理圖如圖1所示。

圖1 超聲波檢測(cè)原理圖

(2)滲透檢測(cè)技術(shù)

在使用滲透檢測(cè)技術(shù)對(duì)容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先，需要使用特定的滲透液均勻涂抹在需要檢測(cè)的工件表面，再配合使用相應(yīng)的顯示劑用來(lái)確定需要檢測(cè)位置是否會(huì)出現(xiàn)顯色現(xiàn)象，以此達(dá)到檢測(cè)工件是否有工藝缺陷。需要檢測(cè)的容器表面需要具有浸潤(rùn)效果，如果壓力容器存在缺陷，那么能夠?yàn)橐后w進(jìn)入到壓力容器殼體創(chuàng)造前提條件，后續(xù)，工作人員需要將壓力容器表面滲透液及時(shí)擦除，應(yīng)用顯像劑等，用以檢測(cè)壓力容器的實(shí)際情況，如果發(fā)現(xiàn)滲透液殘留，證明滲透液所在位置存在明顯的缺陷問(wèn)題。相比之下，滲透檢測(cè)技術(shù)具備操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，但無(wú)法將表層以下的缺陷問(wèn)題檢測(cè)出來(lái)，只能明確開(kāi)口暴露于表面的缺陷問(wèn)題，還容易對(duì)工件所在環(huán)境產(chǎn)生影響。

(3)磁粉檢測(cè)技術(shù)

壓力容器在應(yīng)用時(shí)，往往存在一些應(yīng)力集中區(qū)域，此時(shí)，工作人員可依靠磁記憶檢測(cè)方式進(jìn)行檢測(cè)，確保表面裂紋、內(nèi)部裂紋等能夠得到順利突顯。總的來(lái)說(shuō)，磁粉檢測(cè)技術(shù)是日常中常用的檢測(cè)技術(shù)，但是此類技術(shù)在應(yīng)用中還需要結(jié)合其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)相互配合進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)。相比之下，磁粉檢測(cè)技術(shù)涉及到的裝置和儀器內(nèi)容十分簡(jiǎn)單，操作性較強(qiáng)。與此同時(shí)，還能將各種問(wèn)題展示出來(lái)，該特點(diǎn)與射線檢測(cè)技術(shù)類似，相關(guān)人員可根據(jù)觀察結(jié)果，確定壓力容器質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)的具體位置。實(shí)際上，磁粉檢測(cè)技術(shù)可依靠自身所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，將缺陷內(nèi)容直觀反應(yīng)出來(lái)，檢測(cè)優(yōu)勢(shì)十分明顯。需要注意的是，非磁鐵材料制造的壓力容器檢測(cè)，該技術(shù)很難呈現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值。因此，針對(duì)檢測(cè)對(duì)象的選擇，工作人員應(yīng)按照相關(guān)要求進(jìn)行。

(4)聲發(fā)射檢測(cè)

聲發(fā)射技術(shù)屬于是常見(jiàn)的無(wú)損檢測(cè)手段之一，應(yīng)用時(shí)能夠呈現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)性優(yōu)勢(shì)，相關(guān)人員可從生發(fā)射信號(hào)對(duì)應(yīng)的裂縫角度著手，為裂紋所在區(qū)域以及狀態(tài)判定提供幫助，在提升壓力容器安全檢測(cè)效率同時(shí)，保證壓力容器安全性能得到良好優(yōu)化，便于后續(xù)工作的開(kāi)展。

4.射線檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用

(1)壓力容器焊縫缺陷評(píng)估

要想提高壓力容器的制造水平，在焊接質(zhì)量檢查方面，可引入無(wú)損檢測(cè)方式，具體操作時(shí)，工作人員可從檢測(cè)目的著手，確定最佳檢測(cè)時(shí)機(jī)。例如，在封頭壓制成型之后，可立即開(kāi)展封頭拼接過(guò)程的焊縫檢測(cè)操作，提升缺陷檢查效率。反觀拼接焊縫，可通過(guò)100%射線或者是超聲波檢測(cè)進(jìn)行。實(shí)施階段，工作人員可根據(jù)下料、小板拼接大板、成型及無(wú)損檢測(cè)的順序執(zhí)行，提升成型合格率。大多數(shù)情況下，焊縫周圍往往會(huì)出現(xiàn)一些裂紋，在檢測(cè)時(shí)，工作人員可利用綜合檢測(cè)模式。例如，在超聲波檢測(cè)壓力容器焊縫時(shí)，管理者可了解探頭傾斜角度的變化情況，當(dāng)探頭傾斜角度較大時(shí)，極容易導(dǎo)致波程大幅增加，增加波能消耗，最終影響到探傷靈敏度。如果探頭傾斜角度較低，裂紋等問(wèn)題也很難被反應(yīng)。針對(duì)焊縫掃描死角，管理者同樣需要提高關(guān)注度，尤其是當(dāng)探頭做鋸齒形運(yùn)動(dòng)階段，傾斜角度需要得到合理調(diào)整。總的來(lái)說(shuō)，在設(shè)備的焊縫掃描階段，設(shè)備對(duì)位置的掃描與掃描訊號(hào)有著十分緊密的關(guān)系，其中超聲波發(fā)射面焊縫波紋位置是主要集中區(qū)域，此時(shí)，工作人員可在附近涂抹一些耦合劑。需要注意的是，針對(duì)焊接接頭熱影響區(qū)的掃描，與焊縫區(qū)域的缺陷類型差異性明顯，稍有不慎，便會(huì)對(duì)潛在缺陷判定產(chǎn)生影響。

(2)壓力容器安全管理

執(zhí)行承壓設(shè)備內(nèi)部缺陷檢測(cè)任務(wù)時(shí)，射線檢測(cè)較為常見(jiàn)，尤其是在體積性缺陷檢測(cè)方面體現(xiàn)的更加明顯。為了確保壓力容器安全檢測(cè)水準(zhǔn)得到提升，人們應(yīng)確保X射線強(qiáng)度長(zhǎng)期保持均勻狀態(tài)，當(dāng)射線透過(guò)被檢測(cè)物體后，存在缺陷部位與五缺陷部位之間所呈現(xiàn)出的射線吸收能力完全不同。其中，有缺陷部位的射線強(qiáng)度更大，相關(guān)人員可根據(jù)該特性，判斷工件中是否存在缺陷情況。另外，從射線照相技術(shù)檢測(cè)對(duì)象分析結(jié)果中能夠看出，常見(jiàn)內(nèi)容有尺寸不同的容器、管子接頭等等，而射線檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)υ擃愔饾u缺陷內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，應(yīng)用價(jià)值較高，常見(jiàn)缺陷類型包括裂紋、氣孔等。

(3)射線檢測(cè)底片復(fù)評(píng)抽查的質(zhì)量控制

在執(zhí)行射線探傷任務(wù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到底片質(zhì)量較差的問(wèn)題，最終對(duì)底片評(píng)定帶來(lái)極大影響。之所以會(huì)出現(xiàn)該問(wèn)題，主要是由于人們對(duì)深度試塊的選擇不夠重視，進(jìn)而引發(fā)根部咬邊等缺陷。為了規(guī)避上述現(xiàn)象，相關(guān)人員應(yīng)做好以下幾方面工作：首先，明確一些重要缺陷的特點(diǎn)。其次，檢測(cè)人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)交底工作要求，確定射線檢測(cè)比例，以及相關(guān)內(nèi)容，保證底片復(fù)審工作正常開(kāi)展。最后，射線檢測(cè)報(bào)告審查時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注壓力容器片號(hào)及缺陷類型等，一旦發(fā)現(xiàn)具體結(jié)果與相關(guān)要求不相符，工作人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行返修操作，重點(diǎn)關(guān)注報(bào)告內(nèi)容是否全面，以及焊口是否滿足各項(xiàng)要求。

(4)射線檢測(cè)工藝的監(jiān)督檢驗(yàn)

射線檢測(cè)工藝的監(jiān)督檢驗(yàn)工作開(kāi)展主要包括以下幾方面：第一，專用操作指導(dǎo)書(shū)的抽查和檢測(cè)。工作人員在執(zhí)行具體任務(wù)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)確定壓力容器的對(duì)應(yīng)檢測(cè)比例等內(nèi)容，通過(guò)射線操作指導(dǎo)書(shū)抽查，保證通用工藝規(guī)程覆蓋范圍能夠得到提升，對(duì)于操作指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容填寫，需要由II級(jí)或者是III級(jí)工作人員進(jìn)行；第二，了解射線透照幾何方式的選擇情況。在透照方式選擇上，工作人員可按照透照靈敏度等內(nèi)容，執(zhí)行多方位、多角度分析，實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，也要強(qiáng)化單壁透照模式應(yīng)用力度，雙壁透照方式作為備用選擇；第三，檢測(cè)過(guò)程控制的監(jiān)督檢驗(yàn)。該項(xiàng)工作執(zhí)行上，可同樣以檢驗(yàn)人員角度為出發(fā)點(diǎn)，提升對(duì)射線拍片操作質(zhì)量及底片質(zhì)量的控制力度。為了讓射線拍片操作質(zhì)量控制水準(zhǔn)不斷提升，相關(guān)檢驗(yàn)人員需要遵循工藝指導(dǎo)書(shū)中的各項(xiàng)要求，避免檢測(cè)質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于底片評(píng)定質(zhì)量控制操作，主要由II級(jí)工作人員負(fù)責(zé)，還要建設(shè)好評(píng)片室環(huán)境，讓觀片燈光照強(qiáng)度滿足具體要求，之后確定底片質(zhì)量檢查程序。當(dāng)初評(píng)工作完成后，工作人員還要進(jìn)行復(fù)評(píng)。復(fù)評(píng)階段，倘若最終結(jié)論與初評(píng)不相符，工作人員應(yīng)與初評(píng)人員進(jìn)行交流，通過(guò)復(fù)拍片等方法，執(zhí)行二次驗(yàn)收操作。如果出現(xiàn)超標(biāo)缺陷，工作人員可與之前的檢驗(yàn)員進(jìn)行交流，為后續(xù)復(fù)拍工作的確定提供依據(jù)。

5.結(jié)論

針對(duì)壓力容器安全檢測(cè)工作的開(kāi)展，射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用顯得尤為重要，現(xiàn)階段，射線照相檢測(cè)技術(shù)和射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)較為明顯，具備較高的應(yīng)用成熟度，但從具體應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，依舊存在很多不足。由于檢測(cè)方式不同，對(duì)應(yīng)的工作原理差異明顯，相關(guān)人員應(yīng)明確不同技術(shù)的檢測(cè)范圍，呈現(xiàn)出更好的檢測(cè)效果。在后續(xù)發(fā)展方面，射線檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用深入度還會(huì)繼續(xù)提升，相關(guān)研究人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求，制定新的檢測(cè)程序和手段，突出更好的檢測(cè)效果。