壓力容器無損檢測技術的合理選擇與應用分析

王新梅

摘要：隨著工業技術的不斷進步，壓力容器被普遍應用在工業生產的多個領域中，涉及到國防、冶金、化工、石油等多個行業。在大多數行業中，壓力容器都發揮著核心生產設備的作用，因此確保壓力容器在整個應用過程中的安全性十分必要，這就需要對壓力容器的安全性進行科學的檢測。文章對如何合理選擇與應用壓力容器無損檢測技術進行了探究。

關鍵詞：壓力容器；無損檢測技術；工業容器；核心生產設備；破壞性技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH49 文章編號：1009-2374（2016）17-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.023

目前，壓力容器的應用非常廣泛，與人們的生產與生活聯系緊密。在應用中承受著易燃、易爆、劇毒、腐蝕、高溫、低溫介質的巨大壓力，假如發生爆炸或者泄露，常常會引發環境污染、火災、中毒等嚴重事故，威脅人們安全及社會穩定。因此，在設計、生產、安裝及應用等環節中，都應對壓力容器進行嚴格的控制與檢測，從而保證壓力容器始終處于安全狀態。將無損檢測技術應用到壓力容器的檢測工作中，不僅可提高其安全性，而且有助于其質量的優化。那么在具體生產中，如何合理選擇與應用無損檢測技術，是壓力容器檢測技術人員亟需思考的問題。

1 壓力容器無損檢測技術的主要種類

無損檢測技術還可叫做非破壞性檢測技術，其在檢測壓力容器時，是在不影響壓力容器正常工作的前提下，智能獲取與之相關的性能、功能、生產等信息與指標數據，以查探出壓力容器中是否存在運行風險及故障風險。當前，無損檢測技術主要有如下種類：射線檢測技術、超聲檢測技術、渦流檢測技術、磁粉檢測技術、滲透檢測技術。

2 合理選擇壓力容器無損檢測技術的策略

為了提高壓力容器應用中的安全性，必須借助恰當的無損檢測技術對其設計、制造、使用過程進行準確的檢測。為了科學、恰當地為每一種壓力容器或者壓力容器中零部件、設備進行精準的無損檢測技術，就必須遵循如下四個選擇原則：（1）無損檢測技術和破壞性技術有機結合。在對壓力容器進行檢測的過程中，雖然無損檢測技術對壓力容器無破壞、無損傷，但是由于當前這類技術自身存在的一些局限性，還不能完全涵蓋破壞性技術的所有優點，因此還需要與破壞性檢測技術結合在一起運用，才能將壓力容器的缺陷情況進行更精準、細致的檢測。比如在檢測液化氣罐的承壓極限時，就必須用到破壞性檢測技術做爆破實驗；（2）恰當選擇應用無損檢測技術的最佳時間。在選擇無損檢測時間時，應依據具體的檢測目的，并結合壓力容器中被檢測元件的用途、制造工藝、材料屬性等特點，恰當選擇最佳的檢測時間點。比如對壓力容器的鍛件進行無損檢測時，就應選擇在鍛件完成粗加工之后的這一時間點；（3）全面分析并恰當選擇最適合的無損檢測技術類型。每一種檢測技術都有不同的優點與適用范圍，因此在實際檢測時，技術人員應依據壓力容器的實際情況，科學分析壓力容器的形狀、制造工藝、用途、材料屬性等特點，合理選擇最恰當的無損檢測方法；（4）針對那些結構復雜、材料種類過多的壓力容器來講，可能某一種檢測技術并不能全面而精確地對其缺陷進行全面的評價與檢測，這就需要技術人員依據壓力容器的實際情況綜合選用兩種或兩種以上的無損檢測技術對其進行詳細的檢測，從多個角度、多個層面對其缺陷進行分析與研究，從而獲得更全面的缺陷信息，進而更加準確地對其受損情況有更詳盡的掌握。另外，《承壓設備無損檢測》對壓力容器無損檢測有一些其他的要求，因此在實際的檢測過程中，技術人員應在不違反壓力容器相關的法律、法規的前提下，依照壓力容器的失效模式、使用條件、結構特點、制造工藝、材料特性等因素，選擇出最適合的無損檢測技術類型，從而切實優化檢測效果。

3 科學應用壓力容器無損檢測技術的策略

壓力容器在日常運行中受溫度、壓力、介質等因素的作用而出現的材料劣化、疲勞開裂、應力腐蝕開裂、沖蝕、腐蝕等缺陷，因此在實際檢測過程中應對壓力容器的外觀缺陷進行全面檢測，還應借助恰當的無損檢測技術對其內部的構件、設備等進行詳細的檢測，以便及時發現其缺陷隱患，從而高效解決。

3.1 應用超聲檢測技術的條件

超聲波在均勻的同一介質內傳播時，傳播方向與傳播速度不變，假如在傳播中遇到其他介質，就會發生繞射、折射、反射等現象。制造壓力容器時的鋼材可被當作均勻介質，假如其內部有一些缺陷，那么缺陷就會導致超聲波出現反射現象，依照反射幅度的方位與大小，技術人員就可準確測定與判斷缺陷的具體位置與詳細情況。壓力容器的原材料和零部件中，比較適合用超聲波檢測的主要有復合鋼板、鍛件、奧氏體鍛件、鋼板、高壓螺栓件、高壓無縫鋼管。壓力容器焊接部位可用超聲波檢測的主要有不銹鋼堆焊層、鋼結構焊接接頭、鎳合金、鎳壓力容器焊接接頭。

隨著時代的發展，在超聲波檢測技術的基礎上發展起來新的檢測技術——TOFD檢測，這是一種基于衍射信號實施檢測的技術，即衍射時差法超聲檢測技術。目前，TOFD檢測技術越來越廣泛地應用于壓力容器厚度為12≤t≤400的低合金鋼或低碳鋼全焊透型對接接頭的檢測。由于TOFD檢測技術能夠在一次的掃查中幾乎覆蓋住整個焊縫區域，它采用的D-掃描成像技術，在缺陷的判讀上更直觀，各種類型的缺陷檢出率也較高，因此一些大企業逐漸用TOFD超聲檢測技術替代料射線檢測技術。但TOFD也有局限性：不能檢測到近表面處的盲區；對缺陷的定性判斷比較困難；在對形狀復雜的工件檢測時，TOFD檢測方法也不能得到很好的發揮；TOFD檢測技術對操作者的要求比較高。

3.2 應用射線檢測技術的條件

射線檢測中需要用到的設備主要有X射線探傷機、r射線源。射線檢測技術主要是將射線透照到需要檢測的設備上，射線透過被檢測物體后的強度依照物質的密度、厚度、種類等會有不同的變化，并借助射線熒光作用、照相作用等性質，把強度變化情況詳細記錄到膠片上，并在顯影處理之后以不同的黑度呈現在底片上，技術人員可依照具體的底片黑度情況詳細了解壓力容器中各個結構的狀態，從而準確地將壓力容器中存在的缺陷問題排查出來。在壓力容器的無損檢測中，射線檢測技術主要用在檢測銅合金及銅、鋁合金及鋁、鎳合金及鎳、奧氏體不銹鋼、碳素鋼、低碳合金等材料加工成的壓力容器的縱縫及環縫缺陷。射線檢測技術的最大優點是易定量、易定性、直觀、檢出率高，并且檢測結果可記錄與保存。雖然射線對人體有輻射，但基于射線檢測技術具有以上諸多優點，仍然被普遍的應用在壓力容器的無損檢測中。

3.3 應用渦流檢測技術的條件

渦流檢測是通過讓壓力容器中產生渦電流，借助對渦電流具體變化情況的檢測，從而獲得壓力容器內部缺陷情況的一種檢測方法。渦流檢測技術通常被用在對壓力容器管道近表面及表面缺陷的精確檢測中，其最顯著的優點是自動化檢測程度高、檢測速度快。但是渦流檢測技術也有自身的一些缺點，比如對壓力容器缺陷的形狀、類型、位置等估計不夠準確，并且不能用于檢測絕緣材料。在實際檢測活動中，渦流檢測技術適用的檢測范圍主要包括壓力容器中的銅合金及銅管、鈦合金及鈦管、鋁合金及鋁管、圓形無縫鋼管、焊接鋼管。

3.4 應用磁粉檢測技術的條件

磁粉檢測是通過磁化壓力容器，利用磁粉會在不連續部位產生的漏磁場中的堆積，依據磁粉分布顯示了解壓力容器表面和近表面的缺陷的檢測技術。該檢測技術的特點是簡便、顯示直觀、檢測速度快，靈敏程度高。在壓力容器的無損檢測中，磁粉檢測技術主要用在鐵磁性材料制的壓力容器的板材、復合板材、管材、鍛件表面或近表面缺陷的檢測及其對接接頭、T形接頭、角接接頭表面近表面缺陷的檢測。但是非全部鐵磁材料都能使用此檢測技術，而且磁粉檢測檢驗深度不夠，若工件表面有油漬或其他黏附磁粉的雜質，則檢驗效率會降低；對容器表面的形狀要求較高，不適合檢測不規則的壓力容器。

3.5 應用滲透檢測技術的條件

滲透檢測將滲透液涂抹于壓力容器的表面，利用毛細現象將壓力容器零部件、設備上的裂紋、缺口、凹坑之類的缺陷顯示出來的檢測技術。滲透檢測操作簡便、設備少、成本低，可以檢測形狀復雜的壓力容器，且一次操作就可大致做到全面檢測。滲透檢測技術主要用于非多孔性金屬材料制壓力容器的表面開口缺陷的檢測；無法進行磁粉檢測的壓力容器及奧氏體不銹鋼、有色金屬制等壓力容器的檢測。但是由于滲透檢測只能檢測出壓力容器表面的開口缺陷，不適用于多孔性材料制的壓力容器機器零部件，且對壓力容器和工作環境都會造成一定的污染。

總而言之，無損檢測技術屬于一種高技術含量的綜合性檢測技術，其在壓力容器的設計、加工、使用過程中發揮著重大作用，因此在應用無損檢測技術檢測壓力容器的缺陷問題時，應依照容器的設計要求、材料特點、相關標準等恰當選擇合格級別與檢測方法，尤其應重視對檢測時機與檢測位置的選擇必須符合相關法規及材料特點，只有這樣才能不斷提高壓力容器的缺陷檢出率，才能切實保證壓力容器在整個使用過程中都處于穩定、安全狀態。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）