小議特種設備無損檢驗技術

張磊 尹曉偉

摘要：作為特種設備，壓力容器需要承受高溫、低溫、劇毒、易燃、易爆以及各種腐蝕性介質的危害，極易因泄露或者爆炸引起各類中毒或者火災等嚴重事故，影響著人民的生命和財產安全。因此對壓力容器進行安全性能檢測變得尤為重要。該文闡述了無損檢測技術在壓力容器檢驗中的特點，詳細介紹了4種常用的無損檢測方法并以一個實際檢驗案例分析了無損檢測方法在具體檢驗中的應用。

關鍵詞：壓力容器 無損檢測技術 檢驗

隨著現代工業的快速發展，壓力容器已廣泛用于社會生產生活的各個領域。壓力容器作為特種設備，正朝著大型化和復雜化的方向發展，為我國經濟的提升做出巨大貢獻，但是其復雜的結構、有毒有害的介質及高溫高壓的運行條件都給檢驗工作帶來一定的難題，為了避免特種設備事故的發生，需要高效的檢測手段來幫助排除壓力容器的安全隱患，無損檢測技術作為一種理想的檢測手段，具有安全、可靠、環保等優點，在壓力容器檢驗中廣泛應用。

1 無損檢測技術特點與原則

1.1 無損檢測技術特點

無損檢測的工作原理是借助光、聲音、磁場、電場等物理特性，在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷大小、位置、性質和數量等信息。

與傳統破壞性檢測進行比較：（1）無損檢測技術工作范圍全，檢測信息安全可靠，可對被檢測對象進行100%的全面檢測。（2）其檢測互容性好，即同一零件可同時或依次采用不同的檢驗方法，而且又可重復地進行同一檢驗。（3）檢測具有全程性，不僅可對制造用原材料、各中間工藝環節直至最終產成品進行全程檢測，也可對服役中的設備進行檢測。除此以外，檢驗的同時對于被檢測的對象及其性能沒有任何破壞，因此廣泛地應用于各類特種設備檢驗中。從無損檢測方法來看，目前常用的無損檢測方法有超聲檢測、滲透檢測、磁粉檢測、射線照相檢測、聲發射檢測，渦流檢測等。

1.2 無損檢驗技術的使用原則

為了確保無損檢測技術正常進行，必須遵循對應的原則進行：首先，破壞性檢測與需求結合。無損檢測是在不影響工件、材料與結構的條件下檢測，但不能完全替代破壞性檢測，所以無損檢測技術必須和破壞性檢測有機結合。其次，要把握無損檢測時機。對壓力容器實施無損檢測期間，必須把壓力容器的檢測要求、設備自身狀態、運行過程、制造工藝、損傷機理及材質等結合在一起，然后再選擇恰當的檢測方法和時機。

2 壓力容器的無損檢測技術

2.1 超聲無損檢測技術

超聲波屬于機械波，在無損檢測中通常使用1.2～3.5 MHz段的超聲波，檢測速度快，有很好的穿透作用。目前，超聲無損檢測技術是一種常用的技術，檢測期間，可以從工件表面沿著周邊用傾斜角的姿勢射入，在管壁以鋸齒的方式傳播。

借助超聲波進行檢測，一般適合鍛鐵皮缺陷，尤其是超聲波檢測對鍛件面積缺陷有很好的作用，所以在超聲波檢測中，通常會以鍛件為實施對象。另外，超聲波檢測對焊縫中的未焊透、未融合、裂縫、夾渣等缺陷都能發揮檢測功效。借助超聲波對鑄件實施檢測會受雜波影響，所以更多的是對鑄件檢測要求較低時選用超聲波技術。

2.2 射線檢測技術

射線檢測是借助X、r、中子射線，介質傳播期間的能量衰減特點，結合不同的缺陷與被測工件進行，相同強度并且均勻的射線，衰減也會存在差異。強度不均的返回射線利用熒光屏、膠片就能直接分析、檢驗部件狀態。因為射線對生活環境與人體健康會帶來很大影響，所以在使用時必須謹慎。

2.3 磁粉檢測技術

磁粉在損檢測技術在使用時，工件形狀與大小都不會對結構構成影響，有很好的靈敏性，能迅速檢測微米級別的裂紋寬度，同時確定工件缺陷的形狀大小與位置信息，通過對數據進行有效分析，可以更好地掌握缺陷性質。磁粉檢測工藝相對簡單、成本較小、檢測效果較好。但是磁粉檢測技術有一定的缺陷，檢測深度處在1～2 mm間，它只能檢測出工件表層或者附近的缺陷，難以決斷缺陷高度與埋深。少數工件對表層有較高要求，檢測時工件表層不得有附屬黏液與油脂。除此之外，磁粉無損技術只適合鐵磁性材料檢測并且磁場與缺陷間的夾角必須在45°～90°范圍期間。將磁粉檢測應用到鍋爐壓力容器中，能準確地檢測出壓力容器工作期間的疲勞裂紋與應力腐蝕。除此之外，還能檢測制造期間的壓力容器，尤其是焊接接口、表層質量與鍛鋼零件等。

2.4 滲透檢測技術

滲透探傷可以用于除了疏松多孔性材料外任何種類的材料。其對承壓類特種設備材料的適應性是最廣的。形狀復雜的部件也可用滲透探傷，且一次操作就可大致做到全面檢測。同時存在幾個方向的缺陷，用一次探傷操作就可完成檢測。不需要大型的設備，可不用水電。但由于其檢測工序多、速度慢，滲透檢測至少包括以下步驟：預清洗、滲透、去除、顯像、觀察。即使很小的工件，完成全部工序也要20～30 min。大型設備工件大面積滲透檢測是非常繁瑣的工作。材料較貴、成本較高、檢測靈敏度比磁粉探傷低，由于滲透檢測所用的檢測劑大多易燃有毒，因而必須采取有效措施保證安全。

3 無損檢測在壓力容器的應用

設備類型是管殼式換熱器，材質是碳管，10#鋼，設計壓力為-0.1/0.6 MPa，溫度為-10/200 ℃，內部泄露是主要的故障類型。停用設備后，啟動上下管箱，發現上下管板有多處腐蝕坑。為了明確泄露部位，需要結合實情選用檢測方式。通過檢測肥皂泡與氦氣，發現裂紋，然后再使用恰當的無損檢測方式。滲透檢測主要針對表層裂紋，它決定了上下管板間的所有管子與管板角焊縫的滲透與檢測。從滲透檢測結果來看：50%的管子與管板角焊縫有裂紋。在磁粉檢測中，發現幾乎所有上管板的管端角焊縫都有裂紋，部分裂紋還會延伸到管子端部與管板表層。

在此次檢測中，結合設備實情與初步檢測的缺陷，使用磁粉與滲透檢測，以準確、全面、直觀地說明缺陷問題，最后找出故障原因。從檢測結果來看，檢測碳鋼材料表層缺陷時，滲透檢測沒有磁粉檢測的靈敏度高，磁粉檢測的速度更快。

4 結語

無損檢測技術在壓力容器檢驗中起到關鍵性作用，借助無損檢測技術能檢測壓力容器材料與零件的缺陷，在把控好壓力容器制造關的同時保障了壓力容器的產品質量。為了預防壓力容器在使用過程中發生重大安全事故，在使用過程進行定期檢驗時，需要對壓力容器進行無損傷檢測。因此，為了提高檢測結果的準確性和有效性，在壓力容器檢驗中應綜合利用各檢測技術，彌補各檢測方法的不足并充分發揮其各自的優勢，筆者建議應綜合多種檢測方法在實際壓力容器檢驗中，對檢測結果進行綜合比對和驗證，以此來提高檢測結果的準確度。

參考文獻 ：

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