壓力容器無損檢測新技術探討

王新梅

（新疆克拉瑪依市特種設備安全檢驗所，新疆克拉瑪依 834000）

0 前言

在各個行業，壓力容器都能夠取得明顯的作用，比如：化工行業、冶金行業以及機械運輸行業等，壓力容器都具備廣泛且有效的應用。然而，基于實際應用過程中，壓力容器也存在安全性問題，倘若未能對其安全性問題進行排除，則會引發生產風險事件，進而造成人身安全以及財產的損失[1]。為了提高壓力容器在運行過程的可靠性及安全性，無損檢測技術的應用非常關鍵，傳統無損檢測技術，如超聲檢查、射線檢查以及磁粉檢查等技術，均存在不足，為了提高壓力容器無損檢測的效率及精準度，鑒于此本課題針對“壓力容器無損檢測新技術”展開探討具備一定的價值意義。

1 磁記憶檢測技術分析

對于磁記憶檢測技術來說，即在對構件磁化狀態進行測量的基礎上，對其應力集中區域推斷出來的一種技術。在材料應力集中以及疲勞損傷的檢測中，磁記憶檢測技術應用廣泛。基于運行期間，壓力容易會受到諸多因素的影響，比如：溫度、壓力以及介質等，進而容易于應力集中位置形成應力腐蝕開裂以及疲勞開裂等問題，并且基于高溫設備當中也極易發生蠕變損傷。所以，對于應力集中區域來說，一般為構件受到損傷的薄弱位置，并且超過二分之一的損傷以及事故主要出現于應力集中區域位置。在壓力容器無損檢測過程中，合理地應用磁記憶檢測技術，能夠將其中高應力集中位置檢測出來，主要檢測方法為：快速地對壓力容器焊縫進掃查，進而將焊縫當中具備的應力峰值位置查找出來，并針對此位置進行相應的內部超聲檢測以及表面磁粉檢測等[2]。從實際檢測工作角度來看，金屬磁記憶檢測技術的檢測效果很好，在檢測過程中能夠使金屬原本基本的狀態得到有效保持，進一步將應力集中位置受到的損壞如實地檢測出來。除此之外，值得注意的是磁記憶檢測儀器的電源通常是自帶的，因此基于檢測期間不需要應用到火與電。倘若只針對壓力容器的外表層進行磁記憶掃查，則還能進行在線檢測。總體而言，利用磁記憶檢測技術，能夠對壓力容器的具體狀態了解出來，在對其集中應力狀況進行判斷的條件下，進一步判斷壓力容器是否處于安全運行狀態，進而達到有效檢測的效果。

2 超聲相控陣檢測技術分析

在壓力容器檢測過程中，超聲相控陣檢測技術具備很好的應用價值，且此項檢測技術的應用范圍非常廣。該項技術在聲束偏轉上非常靈活，在聚焦性能上非常優良。從超聲相控陣檢測技術的檢測過程來看，對若干個晶片構成的多陣元換能器加以應用，進而對超聲波波束進行接收，并在對換能器陣列當中的各陣元發射脈沖的時間延遲加以控制的基礎上，對聲波抵達物體內部某一個點時的相位進行改變，從而使聚焦點以及聲束方向的改變得到有效實現，最終應用機械掃描與電子掃描相互融合的方式，使圖像成像得到有效實現。和傳統的超聲檢測技術比較，超聲相控陣檢測技術的優勢突出，在信噪比上更高，在超聲束上更窄，在有效探傷深度上范圍更廣，在分辨力上更高等[3]。從超聲相控陣檢測技術的發展來看，新型材料傳感器以及先進的控制電路的應用非常關鍵，在先進材料及電路的應用下，能夠使該項技術的效果更佳有效地發揮出來。

3 紅外熱波無損檢測技術分析

首先，對于紅外檢測技術來說，是將紅外輻射原理作為基礎，經掃描記錄，或者對被檢測工件表層缺陷導致的溫度的改變進行觀察，進一步對其表面與近表面缺陷進行檢測的一種無損檢測技術。其次，對于紅外熱波無損檢測技術來說，是近幾年才發展起來的，在實際檢測過程中，需結合被檢測物的結構、材質等要素，對有差異化的熱源進行設計，例如：超聲波、高能閃光燈以及電磁等等，然后采取計算機控制，完成相應的脈沖式加熱，并應用紅外熱成像技術完成對時序熱波信號的數據采集，通過專業的軟件完成相應的實時圖像信號處理工作，進一步將檢測結果顯示出來[4]。值得注意的是，紅外熱波無損檢測對主動式控制熱激勵的策略加以應用，能夠展現出直觀、速度快以及適用范圍廣等優勢。和一些傳統的無損檢測技術比較，例如：超聲檢測技術以及X線檢測技術等，紅外熱波無損檢測技術的優勢突出，適用范圍廣，能夠實現現場在線檢測，安全可靠，無論是非金屬材料還是金屬材料，均具備很好的應用價值。

4 微波無損檢測技術分析

我國航空航天事業發展迅速，隨著高性能復合材料以及陶瓷材料的使用，使得微波無損檢測的理論以及技術均具備了很明顯的發展，進一步使微波無損檢測技術得到有效發展。對于微波無損檢測技術來說，其原理為：把在300 MHz到300 GHz當中的某一段頻率的電磁波在被測物體上照射，在對反射波與透射波的振幅以及相位變化進行分析的基礎上，同時對波的方式變化進行分析，對被測物的隙縫、氣孔以及裂紋等缺陷進行分析，進一步對分層媒質的脫粘、夾雜等位置以及尺寸加以確立，在對復合材料內部密度的不均勻程度進行嚴格檢測的基礎上，實現對材料內部缺陷進行檢測的目標。

對于微波無損檢測技術來說，微波的波長較短，同時頻帶較寬，具備良好的方向性，并且在貫穿相關材料中的能力很強，所以此項技術無損掃描的效果很好，可以得出精準度高的檢測數據，進而使缺陷位置的范圍以及大小能夠精準地確立下來[5]。值得注意的是，微波無損檢測技術不需要進行特殊的分析，能夠不受時間和空間限制，即時將缺陷區域的三維實時圖像獲取出來。并且，和超聲、X射線等傳統測量技術相比，微波無損檢測技術還能夠克服處于復合材料當中衰減程度高以及穿透難等缺陷，進而使微波無損檢測技術的檢測成果有效展現出來。

5 激光無損檢測技術分析

對于激光來說，在單色性上非常好，同時能量高度集中，并具備很強的方向性。基于無損檢測當中，激光的應用范圍逐步擴展，進而便具備了激光超聲、激光全息以及激光散斑等的無損檢測新技術。其中，激光全息無損檢測技術，主要是在被測物體上進行外加負荷的施加，對有缺陷位置的形變量以及其他部位不同的特點加以利用，進一步完成對材料以及結構內部有無不連續性的情況進行判斷。而激光散斑技術，則利用被檢物體基于加載前后的激光散斑圖的疊加，進一步在存在缺陷的位置使干涉條紋得到有效形成，最終對是否存在缺陷進行判斷。利用激光能夠使非接觸式的高靈敏度測量得到有效實現，但是不能經過非透明材料的內部，但超聲波則可以[6]。對于激光超聲無損檢測技術來說，主要對激光束加以利用，然后對被測物體進行輻射，引發熱膨脹，進而使彈性超聲波得到有效形成，也就是在對激光脈沖激發與檢測超聲加以利用的條件下，使無損檢測得到有效實現的一種技術。從實際應用角度來看，非接觸檢測為激光檢測最為明顯的優勢，該項技術能夠使由于壓電換能器技術當中受到耦合劑的影響的情況得到有效消除，在各類復雜的檢測環境中均適合應用。此外，激光無損檢測技術還能夠實現對工件的在線檢測，能夠在高壓、高溫等環境下對壓力容器進行全面的、系統性地無損檢測。

6 結語

壓力容器在諸多行業均得到應用，為使壓力容器在運行過程中的可靠性及安全性得到有效保障，需要掌握必要的檢測方法。傳統的射線、超聲以及磁粉等檢測方法應用到壓力容器檢測當中，難以發揮效果。因此，應運而生了一系列無損檢測新技術，包括磁記憶檢測技術、超聲相控陣檢測技術、紅外熱波無損檢測技術、微波無損檢測技術以及激光無損檢測技術。這些無損檢測新技術應用到壓力容器無損檢測當中，均能夠展現優良的檢測成果，在判斷壓力容器是否存在缺陷以及運行故障的基礎上，確保了壓力容器在實際運行生產中的可靠性及安全性，進一步為生產效率及整體生產安全性的提高奠定了堅實的基礎。

［1］韋保，王世強，龍曄.淺談壓力容器無損檢測新技術［J］.科協論壇（下半月），2013（2）:36-37.

［2］趙熔.淺談壓力容器無損檢測技術［J］.黑龍江科技信息，2013（2）:48.

［3］顏彥.對壓力容器無損檢測技術的探討［J］.廣東科技，2012（21）:150-151.

［4］姚寧.激光無損檢測技術應用于壓力容器檢測中［J］.激光雜志，2015（6）:90-92.

［5］王曉娟.壓力容器制造中常用無損檢測方法與應用［J］.化工裝備技術，2014（1）:34-36.

［6］解鑫.基于壓力容器無損檢測技術的探討［J］.西部皮革，2016（18）:10.