淺談壓力容器的無損檢測

曹清源

（墾區特種設備檢驗研究所北安分所 黑龍江省北安市 164095）

淺談壓力容器的無損檢測

曹清源

（墾區特種設備檢驗研究所北安分所 黑龍江省北安市 164095）

壓力容器基本都是在承壓狀態下工作，并且所處理的介質多為高溫或易燃易爆，危險性極高，因此世界各國均將壓力容器作為特種設備予以強制性管理。壓力容器的無損檢驗的類型和功能也隨應用場合的不同而隨之變化，本文對無損檢測的主要方法和檢驗過程中的問題探討。

壓力容器；無損檢測；缺陷探察技術

1 無損檢測的主要方法

無損檢測是在非破壞條件下，對生產制造過程中材料、零部件和最終產品的質量及性能進行檢測與評定，以及對所生產的產品在服役期間的使用可靠性及安全性進行評估的技術。常見的無損檢測的方法有：超聲波檢測、射線檢測、滲透檢測、聲發射檢測、磁粉檢測、管材渦流檢測法。其中超聲檢測系指采用脈沖反射式探傷儀，發射和25或5MHz頻率聲波檢測，并對其進行等級分類的全過程。聲發射是利用材料受力作用產生形變，并且以以波形式產生應變能的現象。而這種反射波正好可以反映材料的性質。聲發射檢測是容器內部結構探測，檢驗損傷程度的一種新方法。

另外用紅外熱成像技術，探測目標物體的紅外輻射，并通過光電轉換、信號處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的設備，我們稱為紅外熱成像儀。我們人眼能夠感受到的可見光波長為：0.38 ～0.78μm。通常我們將比0.78μm長的電磁波，稱為紅外線。自然界中，一切物體都會輻射紅外線，因此利用探測器測定目標本身和背景之間的紅外線差，可以得到不同的紅外圖像，稱為熱圖像。

2 壓力容器的無損檢測方法

壓力容器表面無損檢測應注意以下的事項：除按一般壓力容器的要求進行外部檢查外，還應主要檢查各種閥門開閉是否正常；壓力表、液位計等安全附件是否按規定進行檢驗，其使用是否在校驗期限內；容器、管道和管閥連接處是否有泄露；貯槽的外表面（特別是外筒的頂部、底部外表面）是否有“冒汗”、“結霜”；支腿的損壞，基礎下沉、傾斜、開裂，緊固螺栓的完好情況。

2.1 壓力容器制造過程中采用的無損檢測技術

在壓力容器制造過程中，要求制造廠對每一臺壓力容器都要編制一套完整的工藝文件。這些工藝文件具有指導生產、保證質量、提高效率的作用。在施工過程中，要嚴格執行已定的工藝，從下料，到成型，到焊接組裝，到壓力試驗，每道工序的開始前和完成后，都要經過檢驗員檢查確認，方可繼續，做到在制品隨工藝流程卡一同進入下道工序。壓力容器在工廠的制造工藝過程包括球殼鋼板的切割及壓制成型，人孔、接管和支柱的焊接等；在工廠制造過程中對無損檢測的要求為球殼鋼板的超聲檢測，球殼板坡口的磁粉或滲透檢測人孔、接管和支柱焊縫的磁粉或滲透檢測；檢測標準為《壓力容器無損檢測》（JB4730-2005）。對球殼用鋼板進行超聲檢測的主要目的是發現板材在冶煉和軋制過程中產生的白點、裂紋和分層等缺陷。

2.2 壓力容器使用過程中無損檢測

通過設備的失效分析表明，疲勞裂紋、磨損/腐蝕、變形是機械構件失效的三大原因，其中疲勞裂紋以及腐蝕均可以通過周期性的無損檢測來發現，從而合理安排檢修時間達到狀態維修的目的。壓力容器在現場的組裝方法主要有散裝法和球帶組裝法等。球罐焊縫的檢測采用橫波斜探頭由罐外向罐內檢測的方法，因為焊接接頭的影響以及焊縫中存在的危險性缺陷往往與檢測面垂直或成一定角度，所以要采用橫波斜探頭。檢測面選擇在球罐外表面由外向內檢測，則內表面焊縫及熱影響區內產生的缺陷都位于半波程掃查的范圍以內，因為在半波程范圍內聲速擴散小、衰減小，定位、定量準確，檢測靈敏度高。又由于球罐內表面受介質腐蝕的影響，內表面比較粗糙、凹凸不平。打磨效果亦很難滿足檢測要求。從內表面檢測則耦合效果差，檢測靈敏度很難得到保證，檢測質量亦難以得到保證。而球罐外表面由于沒有介質腐蝕的影響，同時又有防銹漆層的保護，在打磨去除防銹漆層后，外表面很容易露出金屬光澤，表面粗糙度小，耦合好，檢測靈敏度高。

3 壓力容器無損檢測中應注意的問題

采用氣壓或氣液組合耐壓試驗的容器，對其A類和B類焊接接頭進行100%射線或超聲檢測。凡被補強圈、支座、墊板、內件等所覆蓋的焊接接頭，以及先拼板后成形凸形封頭上的所有拼接接頭，應進行100%射線或超聲檢測；對于滿足GB150.3-2011中6.1.3不另行補強的接管，自開孔中心、沿容器表面的最短長度等于開孔直徑的范圍內的焊接接頭，應進行100%射線或超聲檢測；承受外載荷的公稱直徑DN≥250mm的接管與接管對接接頭和接管與高頸法蘭的對接接頭，應對其A類及B類焊接接頭應進行100%射線或超聲檢測。

檢測面處理的是否清潔直接影響缺陷的檢出率、影響檢測靈敏度。因為工件表面的漆層和粗造表面會影響耦合效果所以對檢測面打磨要求是：打磨后被檢工件的表面要完全露出金屬光澤。在檢測過程中要保證耦合劑在工件表面上處于完全潤濕狀態，在具體操作中應兩人配合，一人刷耦合劑，一人檢測。耦合劑一次不要刷太長的距離，應緊配合檢測人員的速度，一邊刷一邊檢測。在檢測過程中檢測人員不要著急、要保證探頭與工件表面保持良好的接觸。同時要控制好掃查速度和掃查間距以防止缺陷漏檢。檢測時環境溫度不宜太高。在夏季太陽光的直射之下，球罐焊縫表面的溫度很高，這樣就很容易使刷涂的耦合劑很快的蒸發，使耦合劑的濃度變稠、變干，這樣既影響探頭的移動速度也影響檢檢測的靈敏度。同時使檢測人員也十分燥熱，不能靜下心來進行檢測。

4 壓力容器無損檢測的發展方向

近年來壓力容器產品大型化、高參數化的趨勢日益明顯，壓力容器無損檢測技術的不斷發展和深入人心。人們開始意識到提高壓力容器無損檢測技術水平，保證產品的安全可靠性是一個長期而復雜的過程。雖然無損檢測技術得到了迅速發展，但其發展和應用水平仍有相當大的距離。其中有技術上的也有管理上的問題，應正視這些問題。同時，還應充分認識到無損檢測方法的局限性，要以創新的精神推動該項技術的發展?？傊S著科技的發展和建設工程質量監督力度的加強，無損檢測技術在建設工程中的作用將日益明顯，正在成為工程質量控制、檢測的重要手段之一，在今后的工程建設中得到廣泛的應用。

5 結語

作為一種綜合性應用技術，無損檢測同時是一種耗費技術資源的工作，影響無損檢測的可靠性還有無損檢測人員技術水平和工作責任心。收稿日期：2015-12-1

TH878

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1004-7344（2016）01-0236-01