壓力容器的無損檢測技術解析

時傳興 陸寧 商紅健

摘要：壓力容器的制造與維修檢測是為了保證壓力容器的質量以及維修管理的有效性，同時也是保證壓力容器安全的重要環節。為了能夠有效防止壓力容器發生質量故障問題，通過對壓力容器進行多種無損檢測技術檢驗從而防止壓力容器出現失效故障。本文主要從當前最為常用的四種無損技術進行研究出發，針對具體不同的無損技術的運用方式，分別進行了論述。

關鍵詞：壓力容器；無損檢測；技術；制造維修

利用多種無損檢測技術對壓力容器進行檢驗的目的是為了防止壓力容器發生失效爆炸事故，因此無損技術的實質就是對于失效現象的防止和預防。無損技術，顧名思義，就是在不損壞壓力容器的前提下，利用相應的物理的方法和高科技手段裝備，對于具體的容器內部構造性質進行測試的一種技術。

1.射線無損檢測技術

射線無損檢測技術是一種較為常用的無損檢測方法，它適用于壓力容器的外殼相互連接對口部位的焊接處的內部缺陷檢測。一般我們經常使用的是x射線探傷機、y射線源和電子直線加速器這些檢測設備，我們可以利用x射線探傷機可以對厚度小于80mm的鋼板進行檢測，而y射線源的檢測厚度則在20mm～100mm之間，加速器的檢測厚度則遠遠大于這兩種設備，最高可達400mm。

當前我們主要使用的設備是x射線探傷機，通過利用x射線對鋼板厚度小于80mm的壓力容器焊接裂縫處進行內部缺陷檢測。因為射線無損檢測方法不需要使用到很高的管電壓，所以它的工作操作和施工條件都比較簡單。在對球形壓力容器進行檢測時，我們一般采用標記Se同位素的方法利用y射線源進行無損檢測。很多時候，射線無損檢測技術還可以作為一種補充檢測技術，因為在對壓力容器進行超聲檢測時會有很多細小的問題無法發現解決，所以，我們還可以利用射線無損檢測對這些缺陷進行返修工作提供依據。

2.超聲無損檢測技術

超聲無損檢測技術是一種主要依靠物理機械波工作的無損檢測技術。在這種無損檢測技術中使用的機械波的頻率范圍一般都是超出人耳的聽覺范圍的，而且大都具有強勁的穿透力，但是它對人體傷害較小，而且能夠快速檢測出缺陷所在。很多時候在利用這些技術對壓力容器進行實際的無損檢測時，通常難以判明壓力容器具體的缺陷。這樣很容易造成生產者對于產品的一些危險性缺陷產生忽略，難以將其具體的修復完善。針對這一問題，我們通過將超聲數字化信號處理和模式識別技術相結合，對具體的缺陷處進行量化分析，這樣就可以準確對構件缺陷進行有效評估。

超聲無損檢測技術主要應用于無縫鋼管的檢測。一般來說，在檢測時，主要針對的是其橫縱雙向的缺陷檢測。檢測時，我們需要在無縫鋼管的一側傾斜注入超聲波束源，讓其在無縫鋼管內呈現鋸齒形態傳播。一般超聲設備的探頭頻率是在2.5MHZ-5MHZ左右，檢測時的回波高度應該是光屏滿刻度的80%。如果檢測結果中，缺陷回波幅度等于或大于對比的人工缺陷回波，則其屬于不合格產品，反之，則是符合的產品。對于不合格的產品，超聲檢測出問題后進行修復處理，隨后再利用超聲無損檢測技術檢測其質量是否達標。

目前TOFD技術是一新的超聲技術，被廣泛的應用于特種設備、船舶、承壓設備的無損檢測中，具有以下優點：（1）缺陷定位精度高、檢出能力強，且通過計算機，以數字形式永久保存檢測數據，檢測安全；（2）在線得到檢測結果，保存數據為以后檢測的對比分析提供方便；（3）使用成本低，且相比于射線檢測后，對人體無傷害，并可進行交叉作業，工作效率高；（4）可靠性強，聲束角度不對衍射信號波幅產生影響，因此，利用TOFD技術可有效發現設備各方向的缺陷，具有較高的缺陷檢出率；（5）穿透性高，可檢測球罐、管道環焊縫等，檢測范圍廣、效果好，且作業強度小，對環境無污染。

3.磁粉無損檢測技術

磁粉無損檢測技術又稱為磁粉檢驗或者磁粉探傷技術，它主要利用的是被磁化后的鐵性材料產生的不連續的漏磁場物理效應。這種漏磁場主要通過吸附容器表面的磁粉，形成可以用肉眼看見的磁場痕跡。我們通過這種磁痕的位置分布和它產生的相應形狀，最終檢測出缺陷所在。磁粉無損檢測技術能夠直接展現出缺陷的問題所在，比如其大小、形狀位置以及問題的性質。這種方法的靈敏度和靈活性都很高，不會輕易受到具體物件大小的影響，即使是再小的納米級的裂紋也可以通過這種方法檢測出來。在所有的無損檢測的技術中，磁粉無損檢測技術的成本是最低廉的，工藝雖然較為簡單，但是它的速度也是較為快速的。但這種方法只能用于鐵磁性材料，可探測的深度較低，當磁化方向繁多復雜時，就不能夠準確確定缺陷的具體位置和深淺寬度。檢測完畢后，還需要做退磁和清洗的工作，保證試件表面不可以其他粘附物，總體后續步驟較為復雜。

對壓力容器進行磁粉無損檢測技術時，主要針對的是壓力容器的焊縫處，但是在這種情況下，因為無法使用專業的固定式設備，所以大多采用分段式探傷，當前主要有磁軛法、交叉磁軛法、觸頭法、線圈法四種分段探傷方法運用在壓力容器檢測上。所有方法中，磁軛法是應用最為廣泛的，它對設備的要求和操作的工序都比較簡單。利用磁軛對角焊縫處進行檢測，可以對同一部位至少做兩次以上的檢測，對于不同方向上的缺陷都可以進行探傷，但這種方法嚴密度不夠，很容易造成漏檢現象。在對壓力容器進行定檢中還會經常用另一種方法，它就是交叉磁軛法。交叉磁軛法的旋轉速度和它的靈敏檢測效率上都比磁軛法的成功率高。交叉磁軛法可以一次性檢測出此磁軛法所不能發現的問題，可以對較長的焊縫處進行探傷活動。觸頭法利用的主要是單向磁化方法，利用磁粉設備的電極間距調整，對壓力容器的詳細探傷部位進行靈敏度檢測。線圈法主要的檢測部位是管道圓周及其管道角落的焊縫處，它利用縱向磁化反應，最后發現問題部位的縱向裂紋。在這四種方法中，我們一般最常用的還是是磁軛法和交叉磁軛法。

4.滲透無損檢測技術

滲透無損檢測技術主要是以毛細作用原理為基礎的一種表面檢測缺陷的無損檢測方法，這種技術的利用的是將一種特制的液體涂抹在缺陷處進行滲透作用。這些液體對我們肉眼看不見的裂紋和凹槽進行滲透，等滲透液填滿并滲透完畢后，只要等其干透后，我們就可以根據液體所顯示出的痕跡，找到缺陷的具體所在之處。滲透無損檢測方法的主要使用部位是在壓力容器制造過程中焊縫處和表面開口處。在對壓力容器進行在役檢測時，應該注意壓力容器的具體工作環境和可能影響檢測的因素。雖然這種檢測方法的具體操作十分簡便，所需要用到的工具設備也很簡單，費用十分低廉，還可以用于很多大型的不規則的工件檢驗，但是它只能檢測出暴露在工件表面的缺陷處，對于深層次的內部缺陷無法檢測出來。

5結束語

總而言之，通過多種無損檢測技術可以保證壓力容器在制造維修中產品質量符合要求。但在壓力容器的實際生產過程中，生產者必須根據壓力容器的具體材料和設計要求進行性相適應的無損檢測工作。當然，在進行無損技術檢測工作時，應該注重檢測的時機把握，保證壓力容器的缺陷的問題之處能夠被檢測出來，對于檢測出的缺陷之處，及時進行修復工作，最終確保壓力容器可供安全使用。

參考文獻

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