壓力容器無損檢測技術的選擇及應用

摘 要：隨著人民生活水平的提高和現代工業化的發展，壓力容器越來越多地被應用于軍事、工業和人民生活之中，涉及到石油、冶金、國防等多個重要領域。顯然，壓力容器是非常重要的設備，它的安全運行是對整個國家建設，社會發展和人民生活有序進行的保障。壓力容器的安全檢測技術是當前工業和學術界的研究熱點，由于壓力容器的密閉特性，當前工業生產過程中主要用無損檢測技術來檢測。高效的無損檢測技術不僅能夠提高壓力容器的安全性的檢測性能，更能夠減少國家和人民的經濟損失。本文首先講述壓力容器無損檢測技術的選擇原理，然后詳細介紹各種無損檢測技術在壓力容器中的應用，為實際生產過程中，無損檢測技術的使用提供理論參考。

關鍵詞：壓力容器；無損檢測技術；選擇；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.037

1 引言

隨著國家現代化的建設和社會的發展，壓力容器被應用于生產、生活中的各個領域，包括國防、石油、化工、冶金、鋼鐵等各行各業。其中以化工業和石油工業中應用最多，根據統計在石油工業中的壓力容器的使用數量占總壓力容器數量的50%以上[1]。實際上，壓力容器是一種國家規定的特種設備，能夠承壓的密閉容，可以承受低壓或高壓，具有耐低溫、高溫、腐蝕、劇毒，易燃、易爆等特性。顯然，壓力容器的安全性特別重要，一旦壓力容器遭到破壞，就很容易爆炸，甚至產生連鎖反應，不僅會波及整個生產過程，而且會危及工作人員人生安全。其次，壓力容器也會常常發生泄漏，造成人員中毒，環境污染的重要事故?？傊话踩膲毫θ萜鞅厝粫乐赜绊懮鐣捕ê蛧业慕洕沙掷m發展。因此，在壓力容器的設計、生產、運輸、裝配和維護等各個環節中，我們需要對它的安全性進行嚴格的檢測。

當前的設備檢測技術可以分為損傷檢測技術和無損檢測技術[2]。損傷檢測，顧名思義，需要對設備進行物理或化學分析取樣時，要將樣本進行拆解，變形，然后再進行檢測分析。無損檢測，是在不破壞設備的情況下，甚至不在直接接觸設備的情況下，根據設備的材料特性利用物理或者化學原理，對設備的各部分狀態、材料、結構進行分析檢測的技術。損傷檢測和無損檢測技術最大的區別就是在對設備檢測時，有無對設備進行破壞，是否會影響被檢測設備的穩定運行。由于壓力容器的封閉性、高危性、穩定性和生產過程的實時性，對壓力容器的檢測不能對他進行拆解和破壞，因此無損檢測技術被廣泛的應用于各個領域中的壓力容器的安全性檢測中。無損檢測技術在不破壞壓力容器的基礎上，探查內部是否存在缺陷，定位缺陷的位置，大小和性質。實際生產生活中，由于存在多種無損傷檢測技術和不同壓力容器的特性，如何選擇無損傷生產技術進行檢測，以及不同無損傷檢測技術的應用需進一步討論。

2 壓力容器無損檢測技術的選擇

2.1 壓力容器無損檢測技術的種類

主流的壓力容器的無損傷檢測技術的發展主要分為五個階段[3]：超聲波技術，射線技術，磁粉技術，滲透技術和渦流技術。超聲無損檢測技術，主要利用不同介質中聲波不同傳播特性而形成的檢測技術。射線無損檢測技術，主要利用射線的高穿透性特點，對結構大，厚度高的壓力容器進行檢測。磁粉技術，主要來檢測鐵磁性材料，利用磁粉和鐵磁材料磁場反應的特性來進行檢測。滲透技術，主要利用高分子材料、特異指示劑和磁性材料的滲透作用來對非鐵磁性壓力容器進行檢測。渦流技術，利用探查設備內產生渦電流的變化來檢測的技術[4]。

2.2 壓力容器無損檢測技術的選擇原則

應用場合不同，壓力容器的材料、大小、結構會存在很大的差異，不同壓力容器的承壓能力等技術設定也會存在很大的區別。因此，需要根據壓力容器的特性，對無損檢測技術進行合理的選擇。選擇的原則主要有：

（1）兼容性原則。首先，在某些特點的壓力容器檢測場合，無損檢測技術可以與損傷檢測技術結合起來使用。無損檢測技術能夠在不破壞設備的情況下，對設備進行安全性檢測，但是這種無損的優點也同時限制住看無損檢測技術的應用場合，使它不能夠完全替代損傷檢測技術。比如在液化天然氣鋼瓶的耐壓程度檢測上就需要進行爆破檢測。其次，對于某些復雜的壓力容器，或者需要檢測多個方面缺陷時，單一的有損的技術無法獲得最優最全面的檢測結果。因此，多種無損檢測技術可以結合起來使用，多方面，多層次對壓力容器進行檢測分析，來獲得更全面的缺陷數據。

（2）時間點原則。在對壓力容器的無損檢測時，需要在正確合適的時間點對設備進行檢測。主要根據生產的動態過程、檢測目的、結合被檢測壓力容器的結構、材料、大小，正確選擇合適的檢測時間點。在不適宜的時間對壓力容器檢測，不僅會影響工業生產過程，并且獲得設備缺陷信息不一定是正確和真實的。例如，對密閉高壓反應爐的檢測時，可以在停工，冷卻的時候對設備進行無損檢測，從而獲得內部的缺陷信息。

（3）針對性選擇。首先，不同壓力容器有不同的復雜性和結構性，我們需要選擇正確的無損檢測技術來對壓力容器進行檢測。例如，對磁性壓力容器，可以用磁粉無損檢測技術對它進行檢測，而對非磁性壓力容器，可以利用滲透技術對它進行檢測。其次，針對不同的無損檢測目的，我們需要選擇最合適的無損檢測技術來實現壓力容器的檢測。例如，對壓力容器的面狀缺陷進行檢測時，超聲無損檢測技術的檢測率最高，而對體積性缺陷進行檢測時，射線無損檢測技術能夠得到較好的結果。

3 壓力容器無損檢測技術的應用

3.1 第一代超聲無損檢測技術的應用

超聲無損檢測技術是一種利用超聲波在壓力容器介質傳播時產生衰減，遇界面產生漫射、反射和折射等性質進行缺陷無損檢測的方法。超聲檢測技術根據聲波反射強弱、散射幅度確定壓力容器缺陷的大小、位置和形狀等信息。這種無損檢測方法主要應用于壓力容器焊縫內部的缺陷以及壓力容器被面狀缺陷。

3.2 第二代射線無損檢測技術的應用

射線無損檢測技術，例如X射線具有高穿透性，能夠穿透厚度大的壓力容器，在顯示器或者膠片上反映設備內部的缺陷。它主要是基于被檢測設備不同部分對射線的吸收程度不同來探測容器內部的缺陷情況。在實際使用中，主要用于合金結構和特殊鋼材結構的壓力容器的缺陷檢測，尤其是在高碳鋼、不銹鋼、低碳合金中有顯著效果。

3.3 第三代磁粉無損檢測技術的應用

磁粉無損檢測技術主要基于磁粉和缺陷處磁場泄漏來探查壓力容器的表面或者近表面缺陷。由于磁粉無損檢測技術的獨特性，它主要用來檢測鐵磁材料構成的壓力容器的缺陷，尤其是在對表面或者近表面的缺陷的探測，具有較高的反映效果，因為表面或者近表面的缺陷而產生的磁場會非常大。

3.4 第四代滲透無損檢測技術的應用

（下轉第14頁）

（上接第43頁）

滲透無損檢測技術主要利用滲透液對壓力容器滲透后，利用對應滲透液的顯影劑的造像效果對壓力容器進行缺陷探測的方法。它主要用于非多孔性固體材料表面缺陷探測的技術，可以用于對鋼鐵、陶瓷和塑料等材料構成的壓力容器表面微小缺口進行檢測。

3.5 第五代渦流無損檢測技術的應用

渦流無損檢測技術需要對壓力容器通電，產生渦流電流，通過渦流的變化情況來進行缺陷探測的技術方法。根據其特點，渦流無損檢測技術主要用于導電材料構成的管道壓力容器表面和近表面的缺陷，而不能用戶絕緣材料的壓力容器。在實際應用中，主要用在鋼管，合金管。

4 總結

壓力容器在生產生活中被廣泛的使用，是工業、國防中十分重要的設備。由于壓力容器的高危性，它的安全使用是工業生產的效益，人民生命和財產安全的前提保證。當前，無損檢測技術被廣泛的應用于壓力容器的缺陷探測中，高效的無損檢測技術可以提高生產效率，并能夠降低國家經濟損失。本文詳細介紹了無損檢測在壓力容器檢測中的選擇和應用，為實際生產中，如何在壓力容器中進行無損檢測提供一些參考。

參考文獻：

[1]李紹元.壓力容器無損檢測技術的合理選擇與應用研究[J].河北農機，2015，（12）：46-48.

[2]劉艷嬌.壓力容器無損檢測技術的合理選擇與應用要點[J].黑龍江科學，2017，8（10）：28-29.

[3]吳燕.壓力容器無損檢測技術的選擇與應用研究[J].科技咨詢，2011，（22）：110.

[4]鄭逸翔，李政輝.聲發射技術在壓力容器無損檢測中的應用[J].干燥技術與設備，2012，10（01）：15-19.

作者簡介：朱衛春（1975-），男，江蘇如東人，本科，工程師，主要研究方向：壓力容器、壓力管道檢驗檢測。