壓力容器的無損檢測技術及應用

李緒清 陳明 刁迎雪 劉斌

摘要： 當今許多行業的生產企業在制造產品的過程中者在使用液氮、液氫、壓縮空氣等特種設備，為了保證安全生產，這此壓力容器需要被定其檢測，在檢測過程中通用的無損檢測方法有射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測等，而新型的無損檢測技術還囊括了激光全息無損檢測和聲發射檢測等，這些檢測方法適用于檢測不同種類的壓力容器，為壓力容器的使用安全提供保障。

關鍵詞： 壓力容器無損檢測技術新型檢測技術檢測技術應用

當今許多行業的生產企業在制造產品的過程中者在使用液氮、液氫、壓縮空氣等特種設備，為了保證安全生產，這此壓力容器需要被定其檢測，在檢測過程中通用的無損檢測方法有射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測等，而新型的無損檢測技術還囊括了激光全息無損檢測和聲發射檢測等，這些方法適用于檢測不同種類的壓力容器，本文接下來就對其工作原理及其應用范圍作以介紹。在科技水平和工業技術快速發展的今天，某此生產、實驗過程會對材料和壓力容器的質量要求提升，因此，一些壓力容器所使用的原材料就會逐漸被提升為使用具有耐高溫、高強度、抗切割等性能的材料。這些材料性能特殊、生產和加工的工藝、價格高昂，因此就提升了對其使用安全性的要求，需提高此類壓力容器特別是承壓壓力容器的使用可靠性，因此就要對其進行嚴格的無損檢測。

1 無損檢測方法

1.1 射線檢測

射線探傷技術常用在檢測壓力容器是否有存在的氣孔、密孔、夾渣、熔接和焊縫未熔透等缺陷的可能，對于人體不便進入進行檢測及不能用超聲波檢測的單層、多層、球型壓力容器也可使用此方法，但不適用于鍛件、管材、棒材的檢測，也不適用于鍛件、管材、棒材的檢測。

射線探傷可以獲得存在的缺陷的視覺圖像，它對缺陷的長度和寬度的測量更為精確，其結果也更為直觀且益于長期保存。該方法對體積缺陷（氣孔和夾渣）檢測率高，但體積缺陷在攝影角度不佳時易泄漏。另外，該方法不適用于較厚的工件，具有檢測成本高，速度慢，對人體有害，需要特殊保護的不足之處。

1.2 超聲波檢測

超聲檢測是通過利用超聲波在介質中傳播過程中會產生衰減的特性來檢測壓力容器中的缺陷。這種檢測方法可用于檢測壓力容器焊縫中的缺陷，檢測其內表面的裂紋，也可用于檢測高壓螺栓中可能出現的裂紋。這種方法具有檢測靈敏度較高、穿透力強、檢測效率高、成本低等優點。與此同時，這種檢測儀的體積小巧，便于攜帶和手持操作，且對人無害。但這種方法檢測出的結果對缺陷的定性和定量表征的體現是不準確的。

1.3 磁粉檢測

磁粉探傷是基于磁場與磁粉相互作用的無損檢測方法。在鐵磁材料為原材料的壓為容器的檢驗、制造和安裝的過程中，可以采用這種檢測方式來進行質量控制，通過質量檢驗和缺陷修復來監測生產過程，發現鋼鐵類、磁性材料表面和近表面可能存在的裂紋、折疊、切割等缺陷，確保產品質量合格。磁粉探傷的靈敏度高、速度快、成本低，但是只適用于磁性材料，而且其檢測結果有時會受壓力容器或其他工件的形狀和尺寸影響。

1.4 滲透檢測

滲透檢測源于毛細管現象，這種方法是將滲透液滲入壓力容器表面，用顯像劑查看清理后工件表面是否存在開放缺陷的方法。常用于除多孔疏松的材料外如鋼、有色金屬、塑料等材料的壓力容器的表面開口缺陷。

這種檢測方法操作容易，顯示缺陷方式直觀，缺陷檢測靈敏度高，可接受的材料范圍寬，因此，每次檢測缺陷的顯示面寬，適于用在對復雜形狀零件進行全面檢測。然而，它只可用來檢測材料表面的開口缺陷，不適合檢測多孔材料，同時這種方法也會污染工件和工作環境。

2 無損檢測技術的主要應用

2.1 射線檢測技術的應用

射線檢測的原理是在光線入射在壓力容器上時，射線光子會同壓力容器的原子相互作用，對射線吸收、散射，從而導致了射線強度的衰減，與射線能量的衰減。這種檢測方法與材料的性質、厚度、密度密切相關，密度或厚度越大，衰減越大。如果工件上有空洞，則通過缺陷的射線強度就越大，而其曝光也會相應增加，從而達到內部質量檢測的目的。

這種技術早在石油工業中就被用來分析鉆井巖芯。在航空業中，用來檢驗和評價復合壓力容器人材料和復合結構；用來檢驗和評價一些制造過程中的壓力容器件；用來檢驗和評價航空發動機燃燒室外套質量融合縫焊縫檢測，判斷是否有各種焊接缺陷檢測內部缺陷；用來檢驗和評價壓力容器、發動機鑄造、焊接葉片的孔類、裂紋類、夾雜類缺陷。

2.2 超聲檢測技術的應用

超聲檢測是目前復合材料和焊接結構是最重要和最廣泛使用的無損檢測方法，可以分層的復合結構，測量剝離，氣孔，裂紋，沖擊損傷和焊接結構的焊深不足、夾雜、裂紋、氣孔等缺陷，缺陷定量精準。該技術現已廣泛應用于金屬材料及零部件質量的在線監測和產品檢測。如鋼板、管道、焊接鞋、堆焊層、復合層、壓力容器及高壓管道、軌道車輛零部件、棱鏡組件和集成電路引線檢測等。由于T型接頭焊縫的特殊結構，焊縫應采用縱波與橫波相結合的檢測方法。該方法不僅可以發現不同方向的缺陷，而且可以減少盲區，避免丟失，提高了缺陷判定的準確性。

2.3 磁粉檢測的應用

當材料或壓力容器受到磁化時，如果壓力容器部件表面或近表面發生裂紋或冷分離，就會形成漏磁場。漏磁場將吸引和集中在檢測過程中應用的磁性粒子形成缺陷顯示，使得材料或工件的缺陷可以很容易地用肉眼或其他觀察方法檢測到。常用于在檢測機車車輛工藝中的檢測以及壓力容器定期檢驗首選的無損檢測。

2.4 液體滲透檢測的應用

液體滲透探傷是一種古老的探傷技術。它以油白色粉末為基礎，廣泛應用于鋼制壓力容器的質量檢驗，特別是鐵路系統。滲透劑為黃綠熒光色或紅色，著色滲透劑對狹窄縫隙具有較好的滲透性，經處理后可放大顯示探傷痕跡，以便合理評價。常用于化工檢修、機車車輛工藝的檢測、鍋爐管道焊縫的檢測。

3 無損檢測的新技術發展及應用

3.1 激光全息無損檢測

激光全息探測是利用激光全息技術探測壓力容器表面和內部缺陷。它的基本原理將激光在外荷載作用下，造成局部變形，變形程度與缺陷情況直接相關，因此可以通過觀察全息圖和比較不同外載錄表面變形和變形程度，來觀察、分析和判斷物體內部是否存在缺陷。

3.2 聲發射檢測

聲發射測試的基本原理是通過外界條件的作用使物體發出聲音，根據壓力容器的聲音推斷物體的狀態或內部結構的變化。物體發出的每個聲音信號都包含反映物體內部或缺陷的性質或狀態的信息。聲發射檢測是對這些信號進行接收、處理、分析和研究，從而推斷出材料內部的狀態變化。壓力容器的無損檢測技術是一門綜合性的應用技術，它已經從壓力容器的無損擦傷，到壓力容器的無損檢測，再到壓力容器的無損評價，并向自動和定量壓力容器無損評價方向發展。希望可以為研究此方向的學者提供參考作用。

參考文獻

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