壓力容器檢驗(yàn)中無(wú)損檢測(cè)方法的應(yīng)用

劉鵬 唐海燕

摘要：每一種檢測(cè)方法都具有一定優(yōu)勢(shì)和局限性，并不能適用所有工件的質(zhì)檢要求，故對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法選擇方面提出了一些要求。在選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)過(guò)程中檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)組配無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，滿(mǎn)足不同工件及工況檢測(cè)的需要。

關(guān)鍵詞：無(wú)損檢測(cè)方法；壓力容器；檢驗(yàn)

1 壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)選用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意的主要問(wèn)題

1.1 合理組配無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

實(shí)際上，任何一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)都不是無(wú)所不能的，每一種都具有自身的局限性。因此，在選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)過(guò)程中檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)組配無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，滿(mǎn)足不同工件及工況檢測(cè)的需要。比如，射線(xiàn)對(duì)缺陷的定性較為準(zhǔn)確，而超聲波對(duì)缺陷的定性不準(zhǔn)，探測(cè)裂紋缺陷的靈敏度則較好。因此，在探測(cè)裂紋缺陷時(shí)就可以采用射線(xiàn)及超聲波結(jié)合的方式，做到取長(zhǎng)補(bǔ)短、獲得更多的缺陷信息。在這里需要注意一點(diǎn)，如果采用兩種或兩種以上無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，要求每一種檢測(cè)技術(shù)必須符合相應(yīng)的合格級(jí)別。倘若出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果不一致情況，應(yīng)以危險(xiǎn)度大的評(píng)定結(jié)果為準(zhǔn)，進(jìn)而確定危險(xiǎn)級(jí)別。

1.2 選擇最合適的無(wú)損檢測(cè)方法

每一種檢測(cè)方法都具有一定優(yōu)勢(shì)和局限性，并不能適用所有工件的質(zhì)檢要求，故對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法選擇方面提出了一些要求。在選擇最適合的無(wú)損檢測(cè)方法過(guò)程中，檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況（容器結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、介質(zhì)、使用條件、實(shí)效模式等）靈活地選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，且選擇最合適的無(wú)損檢測(cè)方法。比如，在鋼板分層檢測(cè)中由于其延展方向與板基本平行缺陷，考慮相關(guān)檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)故而選擇超聲波檢測(cè)技術(shù)，不適合選擇射線(xiàn)檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)。

1.3 應(yīng)與破壞性檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合

盡管無(wú)損檢測(cè)技術(shù)最大優(yōu)勢(shì)就是不破壞試件，有著一般檢測(cè)技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)越性，但是仍然不能代替破壞性檢測(cè)技術(shù)所發(fā)揮的作用和效果。因此，壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與破壞性檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的方式，保證質(zhì)檢的全面性和系統(tǒng)性。比如，在檢驗(yàn)液化石油氣鋼瓶質(zhì)量時(shí)，不僅需要選用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，還應(yīng)進(jìn)行爆破試驗(yàn)得到壓力極限值，并在以后應(yīng)用過(guò)程中嚴(yán)禁容器內(nèi)壓力超過(guò)該數(shù)值。

2 無(wú)損檢測(cè)方法

2.1 射線(xiàn)檢測(cè)

射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)一般用于檢測(cè)焊縫和鑄件中存在的氣孔、密集氣孔、夾渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，對(duì)于人體不能進(jìn)入的壓力容器以及不能采用超聲檢測(cè)的多層包扎壓力容器和球形壓力容器多采用Ir或Se等同位素進(jìn)行γ射線(xiàn)照相。但射線(xiàn)檢測(cè)不適用于鍛件、管材、棒材的檢測(cè)。

射線(xiàn)檢測(cè)方法可獲得缺陷的直觀(guān)圖像，對(duì)長(zhǎng)度、寬度尺寸的定量也比較準(zhǔn)確，檢測(cè)結(jié)果有直觀(guān)紀(jì)錄，可以長(zhǎng)期保存。但該方法對(duì)體積型缺陷（氣孔、夾渣）檢出率高，對(duì)體積型缺陷（如裂紋未熔合類(lèi)），如果照相角度不適當(dāng)，容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件，且檢測(cè)成本高、速度慢，同時(shí)對(duì)人體有害，需做特殊防護(hù)。

2.2 超聲波檢測(cè)

超聲檢測(cè)（Ultrasonic Testing，UT）是利用超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生衰減，遇到界面產(chǎn)生反射的性質(zhì)來(lái)檢測(cè)缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。超聲檢測(cè)既可用于檢測(cè)焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和焊縫內(nèi)表面裂紋，還用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測(cè)。該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強(qiáng)、檢測(cè)速度快成本低等優(yōu)點(diǎn)，且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，對(duì)人體沒(méi)有危害。但該方法無(wú)法檢測(cè)表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，該方法對(duì)缺陷的定性、定量表征不準(zhǔn)確。

2.3 磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)（Magnetic Testing，MT）是基于缺陷處漏磁場(chǎng)與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。在以鐵磁性材料為主的壓力容器原材料驗(yàn)收、制造安裝過(guò)程質(zhì)量控制與產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收以及使用中的定期檢驗(yàn)與缺陷維修監(jiān)測(cè)等及格階段，磁粉檢測(cè)技術(shù)用于檢測(cè)鐵磁性材料表面及近表面裂紋、折疊、夾層、夾渣等方面均得到廣泛的應(yīng)用。

2.4 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)（PenetrantTest，PT）是基于毛細(xì)管現(xiàn)象揭示非多孔性固體材料表面開(kāi)口缺陷，其方法是將液體滲透液滲入工件表面開(kāi)口缺陷中，用去除劑清除多余滲透液后，用顯像劑表示出缺陷。

滲透檢測(cè)可有效用于除疏松多孔性材料外的任何種類(lèi)的材料，如鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面開(kāi)口缺陷。隨著滲透檢測(cè)方法在壓力容器檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用，必須合理選擇滲透劑及檢測(cè)工藝、標(biāo)準(zhǔn)試塊及受檢壓力容器實(shí)際缺陷試塊，使用可行的滲透檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)等來(lái)提高滲透檢測(cè)的可靠性。該方法操作簡(jiǎn)單成本低，缺陷顯示直觀(guān)，檢測(cè)靈敏度高，可檢測(cè)的材料和缺陷范圍廣，對(duì)形狀復(fù)雜的部件一次操作就可大致做到全面檢測(cè)。但只能檢測(cè)出材料的表面開(kāi)口缺陷且不適用于多孔性材料的檢驗(yàn)，對(duì)工件和環(huán)境有污染。滲透檢測(cè)方法在檢測(cè)表面微細(xì)裂紋時(shí)往往比射線(xiàn)檢測(cè)靈敏度高，還可用于磁粉檢測(cè)無(wú)法應(yīng)用到的部位。

2.5 聲發(fā)射檢測(cè)

聲發(fā)射（Acoustic Emission，AE）是指材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象。而彈性波可以反映出材料的一些性質(zhì)。聲發(fā)射檢測(cè)就是通過(guò)探測(cè)受力時(shí)材料內(nèi)部發(fā)出的應(yīng)力波判斷容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷程度的一種新的無(wú)損檢測(cè)方法。

壓力容器在高溫高壓下由于材料疲勞、腐蝕等產(chǎn)生裂紋。在裂紋形成、擴(kuò)展直至開(kāi)裂過(guò)程中會(huì)發(fā)射出能量大小不同的聲發(fā)射信號(hào)，根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)的大小可判斷是否有裂紋產(chǎn)生、及裂紋的擴(kuò)展程度。聲發(fā)射與X射線(xiàn)、超聲波等常規(guī)檢測(cè)方法的主要區(qū)別在于它是一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)方法。聲發(fā)射信號(hào)是在外部條件作用下產(chǎn)生的，對(duì)缺陷的變化極為敏感，可以檢測(cè)到微米數(shù)量級(jí)的顯微裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展的有關(guān)信息，檢測(cè)靈敏度很高。此外，因?yàn)榻^大多數(shù)材料都具有聲發(fā)射特征，所以聲發(fā)射檢測(cè)不受材料限制，可以長(zhǎng)期連續(xù)地監(jiān)視缺陷的安全性和超限報(bào)警。

2.6 磁記憶檢測(cè)

磁記憶（Metal magnetic memory，MMM）檢測(cè)方法就是通過(guò)測(cè)量構(gòu)件磁化狀態(tài)來(lái)推斷其應(yīng)力集中區(qū)的一種無(wú)損檢測(cè)方法，其本質(zhì)為漏磁檢測(cè)方法。

壓力容器在運(yùn)行過(guò)程中受介質(zhì)、壓力和溫度等因素的影響，易在應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、疲勞開(kāi)裂和誘發(fā)裂紋，在高溫設(shè)備上還容易產(chǎn)生蠕變損傷。磁記憶檢測(cè)方法用于發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的高應(yīng)力集中部位，它采用磁記憶檢測(cè)儀對(duì)壓力容器焊縫進(jìn)行快速掃查，從而發(fā)現(xiàn)焊縫上存在的應(yīng)力峰值部位，然后對(duì)這些部位進(jìn)行表面磁粉檢測(cè)、內(nèi)部超聲檢測(cè)、硬度測(cè)試或金相組織分析，以發(fā)現(xiàn)可能存在的表面裂紋、內(nèi)部裂紋或材料微觀(guān)損傷。

磁記憶檢測(cè)方法不要求對(duì)被檢測(cè)對(duì)象表面做專(zhuān)門(mén)的準(zhǔn)備，不要求專(zhuān)門(mén)的磁化裝置，具有較高的靈敏度。金屬磁記憶方法能夠區(qū)分出彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)，能夠確定金屬層滑動(dòng)面位置和產(chǎn)生疲勞裂紋的區(qū)域，能顯示出裂紋在金屬組織中的走向，確定裂紋是否繼續(xù)發(fā)展。是繼聲發(fā)射后第二次利用結(jié)構(gòu)自身發(fā)射信息進(jìn)行檢測(cè)的方法，除早期發(fā)現(xiàn)已發(fā)展的缺陷外，還能提供被檢測(cè)對(duì)象實(shí)際應(yīng)力――變形狀況的信息，并找出應(yīng)力集中區(qū)形成的原因。但此方法目前不能單獨(dú)作為缺陷定性的無(wú)損檢測(cè)方法，在實(shí)際應(yīng)用中，必須輔助以其他的無(wú)損檢測(cè)方法。

結(jié)語(yǔ)：

壓力容器作為一種承載一定壓力的密閉設(shè)備，其質(zhì)量問(wèn)題可能帶來(lái)嚴(yán)重的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。因此，檢驗(yàn)是壓力容器安全生產(chǎn)與應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。為了不破壞試件、保證檢驗(yàn)結(jié)果科學(xué)可靠，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于壓力容器質(zhì)檢工作中。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一種在不破壞試件前提下，用物理和化學(xué)手段、借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備對(duì)試件內(nèi)外表面的狀態(tài)、性能、結(jié)構(gòu)等指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保試件具有優(yōu)良的使用性能，有效防止爆裂等危害性事故發(fā)生。

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