壓力容器無損檢測技術應用探析
2010-12-31 00:00:00梁勇張望李恒恒
現代商貿工業 2010年19期
摘 要:介紹了壓力容器在制造和使用過程中所采用的無損檢測技術，包括射線、超聲波、磁粉、滲透等常規無損檢測技術以及迅速發展的磁記憶、超聲相控陣、激光超聲等無損檢測新技術，并論述了其工作原理、技術特點、適用范圍;并指出了無損檢測技術未來的發展趨勢。
關鍵詞:壓力容器;無損檢測;常規技術;新技術;發展趨勢
中圖分類號:TB
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)19-0357-01
1 無損檢測常規技術
1.1 射線檢測
利用射線檢測時，若被檢工件內存在缺陷，缺陷與工件材料不同，其對射線的衰減不同，且透過厚度不同，透過后的射線強度則不同。
目前射線檢測主要有射線檢測、射線檢測、高能射線檢測(能量在以上的射線，由電子加速器獲得)和中子射線檢測，前兩種應用較普遍。
射線檢測主要用于板厚的檢驗。荷蘭公司生產的光機最大能量達420KV，可探厚度達100mm以上。
射線檢測常用的放射性同位素有60Co和192Ir等，目前主要用于小直徑厚壁管子焊縫的探傷，其透照鋼件的適宜厚度范圍見表1。
表1 射線透照鋼件的適宜厚度范圍 單位:mm
射線源高靈敏度技術低靈敏度技術射線源高靈敏度技術低靈敏度技術
192Ir18-806-10060Co50-15030-200
197Cs30-10020-120169Yb2-121-15
1.2 超聲波檢測
超聲檢測是利用超聲波在介質中傳播時產生衰減，遇到界面產生反射的性質來檢測缺陷的無損檢測方法。
在壓力容器的制造過程中，超聲檢測法適用于厚度的壓力容器殼體或大口徑接管與殼體的對接焊縫內部缺陷的檢測，通常采用型脈沖反射式超聲波探傷儀和2.5或5MHz頻率的探頭檢測;對于在用壓力容器，超聲檢測法主要用于檢測對接焊縫內部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內表面裂紋，超聲法也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。
由于超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，而且與射線相比對人無傷害，因此在壓力容器檢驗中得到廣泛使用;但該方法無法檢測表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，該方法對缺陷的定性、定量表征不準確。
1.3 磁粉檢測
磁粉檢測是基于缺陷處漏磁場與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。
在壓力容器的制造過程中，磁粉檢測常用于壓力容器制造時鋼板坡口、角焊縫和對接焊縫的表面檢測，也用于大型鍛件等機加工后的表面檢測;對于在用壓力容器，檢測的部位為壓力容器的對接焊縫、角焊縫和高強螺栓等。1.4 滲透檢測
滲透檢測是利用液體的毛細現象檢測非松孔性固體材料表面開口缺陷的一種無損檢測方法，其方法是將液體滲透液滲入工件表面開口缺陷中，用去除劑清除多余滲透液后，用顯像劑表示出缺陷。
滲透檢測適用材料廣泛，可以檢測黑色金屬、有色金屬、鍛件等，還可以檢測非金屬材料，能夠有效檢測各種工件裸露出表面的開口缺陷，但未裸露的內部深處缺陷不能檢測，該技術設備簡單、操作方便，尤其對大面積的表面缺陷檢測效率高，周期短，對形狀復雜的部件一次操作就可大致做到全面檢測。
2 無損檢測新技術
2.1 磁記憶檢測
鐵磁性材料制造的壓力容器在運行時受介質壓力的作用，材料內部磁疇的取向會發生變化，并在地磁環境中表現為應力集中部位的局部磁場異常，形成“漏磁場”，并在工作載荷去除后仍然保留且與最大作用應力有關，這就是磁記憶檢測技術的物理原理。
磁記憶檢測方法用于發現壓力容器存在的高應力集中部位，它采用磁記憶檢測儀器對壓力容器焊縫進行快速掃查，從而發現焊縫上存在的應力峰值部位，然后對這些部位進行表面磁粉檢測、內部超聲檢測、硬度測試或金相分析，以發現可能存在的表面裂紋、內部裂紋或材料微觀損傷。
2.2 超聲相控陣技術
超聲相控陣技術使用不同形狀的多陣元換能器來產生和接收超聲波波束，通過控制換能器陣列中各陣元發射(或接收)脈沖的時間延遲，改變聲波到達(或來自)物體內某點時的相位關系，實現聚焦點和聲束方向的變化，然后采用機械掃描和電子掃描相結合的方法來實現圖像成像。
與傳統超聲檢測相比，由于聲束角度可控和可動態聚焦，超聲相控陣技術具有可檢測復雜結構件和盲區位置缺陷和較高的檢測頻率等特點，可實現高速、全方位和多角度檢測，對于一些規則的被檢測對象，如管形焊縫、板材和管材等，超聲相控陣技術可提高檢測效率、簡化設計、降低技術成本，特別是在焊縫檢測中，采用合理的相控陣檢測技術，只需將換能器沿焊縫方向掃描即可實現對焊縫的覆蓋掃查檢測。
3 無損檢測技術的未來發展
從每一種無損檢測新技術的產生、發展到應用不難看出，工業需求和新材料、新工藝的研究是無損檢測技術創新的第一源泉。
未來無損檢測技術可能會在以下幾個方面更有優勢:
(1)非接觸無損檢測方法，如激光超聲、激光電子剪切成像等;
(2)與材料性能和結構變化相結合的無損檢測方法，如殘余應力測量;
(3)快速無損檢測新技術;
(4)外場檢測技術;
(5)無損檢測傳感器、換能器技術。
