無損檢測方法在壓力容器檢驗中的應用研究

王成（新疆巴州特種設備檢驗檢測所 新疆 841000）

作為一種重要承壓設備，壓力容器在鋼鐵、化工、食品、醫藥、石油等行業都獲得了較廣泛的應用。在壓力容器使用時，其經常要在高壓、高溫、劇毒、易燃等惡劣環境條件下工作，若壓力容器出現泄露或爆炸，則很容易導致災難性安全事故的發生。而加強壓力容器材料檢測、提高容器加工與制造水平是避免容器缺陷問題的重要手段。因此，加強有關壓力容器無損檢測方法的研究，對于改善壓力容器的檢測質量具有重要的現實意義。

一、無損檢測方法的應用原則

（1）應根據檢測材料與缺陷特性選擇恰當的檢測方法，具體以材質、部件制造方法、使用條件、工作介質、失效模式及缺陷可能種類、形狀、取向、部位等作為依據；

（2）可綜合使用多種無損檢測方法，在部分特殊環境中，可通過多種檢測方法進行結果驗證分析，以提高容器缺陷檢測的準確性；

（3）對無損檢測要求相對嚴格的T型接頭或角接接頭，在不能使用超聲或射線檢測時應開展100%的表面檢測；[1]

（4）對于現場組裝焊接的壓力容器，在開展耐壓試驗前應先對焊接頭進行表面無損檢測；耐壓試驗完成后要進行局部表面無損檢測；如果發現裂紋等缺陷問題應開展補充檢測；

二、壓力容器無損檢驗方法

1、磁粉檢測方法

磁粉檢測方法，還可稱為磁粉探傷法，其是一種通過磁性材料的磁化性能進行材料檢測的方法，具備較高的檢測靈敏度。磁粉檢測方法的工作原理為：在檢測過程中，被磁化的磁性工件材料，其工件表面形成的磁力線因不連續缺陷存在的影響會出現局部畸變，由此形成漏磁場；此時漏磁場會吸附工件表面的磁粉，在恰當光照條件下便能發現磁痕，由此便能檢測出工件表面的缺陷位置、形狀、嚴重程度及大小狀況等。

磁粉檢測方法的優點有：檢測過程中不受工件大小、形狀等條件的影響；具有較高的靈敏度，通常其能檢測出的裂紋寬度最小可達到微米級，長度最低可達0.1mm；可明確顯示工件缺陷的位置、形狀、大小等信息，在數據分析基礎上可進一步判定缺陷性質；工藝流程簡單，具有較高的檢測效率及較低的檢測成本。其缺點有：當探測深度只有1～2mm時，僅能檢測出工件近表面和表面表面缺陷，難以判定缺陷的埋深與高度；對檢測工件要求較高的表面條件，不宜存在油脂或附屬黏濁物等；僅能對鐵磁性材料進行檢測，且并非所有的鐵磁性材料均可檢測，需要求工件內鐵素在70%以上，磁導率在300以下，磁場強度在2500A/m范圍內；只有在缺陷同磁場方向夾角在45～90。范圍時才能有效實施檢測。[2]

磁粉檢測方法適用于：（1）正常使用的壓力容器的檢測；可檢測出壓力容器在工作過程中的應力腐蝕或疲勞裂紋等缺陷；（2）制造過程中的壓力容器檢測；如焊接時的檢測、焊接坡口的檢測、鍛鋼零件的檢測、焊縫表面質量的檢測等。

2、射線檢測

射線檢測的基本原理為：射線在穿透工件時，因工件介質的阻力影響會逐漸減弱，其減弱的程度主要由射線穿透的介質厚度及工件的阻力系數決定；當工件含有缺陷問題時，構造缺陷物質的阻力系數與工件基本物質的阻力系數會存在較大差別，所以射線在穿過工件完好部位及缺陷部位時會表現出不同的射線強度；安置在工件后部的X光感光膠片的感光程度會因射線強度差異而表現出不同，待膠片處理后，完好部位及缺陷部位會形成不同黑度的影響，根據黑度范圍及位置，即可判別工件中缺陷部位及大小。

射線檢測的優點為：經過處理的膠片可提供受檢工件材料內部缺陷構造出的直觀影像，定量及定性檢測的結果準確性較高；對于夾渣、氣孔等體積型缺陷問題具有較高的靈敏度；檢測結果可長時間保存。此種方法的缺陷有：檢測成本較高，且射線檢測人員要做好防護處理，否則容易造成人體傷害；對于未熔合、裂紋等面積型缺陷，若檢測角度不恰當則很可能會漏檢。

作為壓力容器無損檢測的重要方法，射線檢測適用于對壓力容器制造中的焊縫檢測。

3、超聲波檢測

超聲波是指頻率在20k Hz以上的聲波，在超聲波檢測中使用的超射波頻率一般控制在0.5～5MHz之間。此種聲波可按照穩定的方向及速度在材料中傳播，當遭遇聲阻抗不同的缺陷或底部異質界面時會發生反射。此種發射過程可用于對被檢工件內部缺陷的判別。[3]

超聲檢測的優點有：檢測設備使用方便，操作的安全性較高，可提高無損檢驗的自動化水平；超聲波具有較強的穿透性能，對于夾層、裂紋等平面型缺陷問題具有較高的靈敏性，且能診斷出缺陷的尺寸大小及深度。此種方法的缺陷有：對于非直觀檢驗結果的診斷需要操作人員具備較高的專業水平和檢測經驗；對于檢測工件表面的光潔度要求較高；對于形狀過于復雜的工件檢測檢測難度較高。

超聲波檢測通常適用于：（1）鍛件缺陷檢測，鍛件內的缺陷通常呈現為線條型或面積型，因超聲波檢測技術對于面積型缺陷具有良好的適用性，所以鍛件是超聲檢測的主要對象；（2）焊縫缺陷檢測，超聲檢測能檢測出焊縫中存在的未熔合、氣孔、未焊透、夾渣、裂紋等基本焊縫缺陷問題；（3）鑄件缺陷檢測，采用超聲波對鑄件檢測過程中超聲波可能會受到雜波的不同干擾，因此其此種方法通常在鑄件缺陷檢測較低的情況下使用。

結束語：

無損檢測技術的應用水平將直接關系到壓力容器的檢測質量及功能使用，因此，相關技術與研究人員應加強有關無損檢測方法在壓力容器檢測中的應用探討，總結無損檢測方法的應用原則及重要技術方法應用要點，以逐步提高壓力容器的無損檢測水平。

[1]宋玉霞.壓力容器無損檢測技術探討[J].中國新技術新產品.2011,13（14）:74-75.

[2]李健偉.論壓力容器無損檢測技術的選擇與應用[J].中國科技財富.2011,06（10）:61-62.

[3]景文東.對壓力容器無損檢測技術應用的探討[J].中小企業管理與科技（上旬刊）.2011,05（35）:57-58.