關于壓力容器無損檢測技術的應用分析

周紅蘭 張玲（山東省東營市特種設備檢驗所，山東 東營 257000）

1 壓力容器與無損檢測技術概述

壓力容器作為一種特種設備中的承壓設備，種類較多，應用廣泛，尤其是在工業領域中的石油化工、機械加工等生產行業，其主要特點一是結構的復雜性，這一特點是為了適應不同行業的生產需要；二是設計的專業性，由于壓力容器長期在高壓、高溫、高腐蝕性等極為惡劣的環境下運行，為了在確保在安全與穩定的前提下實現其功能，壓力容器在設計上具有較強的專業性。三是對其安全性要求較高，壓力容器介質的易燃、腐蝕、劇毒等特點決定了壓力容器存在較高的易爆風險，甚至會引發嚴重的安全事故，因此，在壓力容器的制造規范和標準上具有較高的安全性要求。

通過調查研究發現，焊接質量問題是壓力容器安全事故的重要原因之一，因此，準確對壓力容器焊縫質量進行監測和檢測是保證壓力容器安全運行的重要措施。無損檢測技術是通過借助先進的儀器設備，在不影響被檢測對象的結構和性質的前提下，全面、準確、可靠地探測出壓力容器表里是否存在缺陷一項先進技術。當前的無損檢測技術，簡單概括來說主要有超聲、射線、渦流、滲透、磁記憶、磁粉、超聲相控陣等，這些技術各有特點，適用于不同的的檢測需求。

2 常用的無損檢測技術及其應用

2.1 射線檢測

射線探傷法的原理是利用X 或者γ 射線，因射線的強度衰減會隨著壓力容器的內部結構發生改變，進而會影響膠片感光度，以此來分析壓力容器是否存在缺陷。在壓力容器檢驗中，該技術主要用于不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等金屬材料制受壓原件對接焊接接頭的檢測，受投照角度的影響，該技術對內部缺陷檢測直觀，但對表面裂紋類的缺陷不具備較強的靈敏性。基于目前的應用實踐，更加注重射線探傷機安全性方面，致力于減少其輻射及泄露等的危害。

2.2 超聲檢測

顧名思義，超聲探傷技術是利用超聲波的穿透能力，通過其反射、散射、及波形轉換等聲波特征對被檢測對象不連續性、幾何特性、組織結構、力學性能等方面的檢測，來探測焊縫內部及表面裂紋缺陷，更加適用于對表面缺陷地檢測。超聲工業檢測機器人的研制為超聲探傷技術在自動化方面的突破提供的方向，使該項技術檢測內部缺陷更具有優勢。

2.3 磁粉檢測

磁粉檢測的原理，在強磁場環境中，因鐵磁性材料對象被磁化，在其表面或近表面的不連續處會發生磁導率的變化，這一變化會導致磁感應線溢出被檢對象而形成漏磁場，通過吸附施加在被檢對象表面的磁粉后，在合格光照前提下，形成用肉眼可以看到的磁顯痕跡。該技術優點在于在較低成本下，直觀檢測出鐵磁材料表面或近表面的微米大小的缺陷，但是其僅適用于鐵磁材料，不適合多孔性材料，無法檢測容器內部缺陷。

2.4 滲透檢測

滲透探傷法依托于毛細作用原理，用于檢測壓力容器表面缺陷的一種方法。具體來說，就是通過在被檢測對象表面噴涂含有著色染料或者熒光染料的滲透劑，經過一定時間的毛細作用后，若存在表面缺陷，其會被滲透劑填滿，再將多余的滲透劑擦除并使其表面干燥后，在施加顯像劑，這樣，在合格的光照下，缺陷地形態就會顯示出來。筆者認為滲透檢測技術在實用性方面略遜于其他檢測技術，雖然其不受被檢對象結構和形態等的限制，一次滲透即可檢測出開口表面的所有限制，但其對于多孔材料不適用，而且檢測成本高，所用的耗材屬于易燃且有毒材料，檢測的風險性也高于磁粉檢測。

2.5 電磁渦流檢測

渦流檢測技術依托于電磁感應原理，利用載有交變電流的檢測線圈靠近導電材料，在線圈磁場的作用下，材料中產生渦流，渦流大小、相位以及流動的方向等，會受到材料導電性的影響，渦流產生的反作用磁場又會使線圈的阻抗變化，通過觀察渦流的平穩與波動情況，來判斷被檢測對象的質量缺陷，并實現準確定位。

2.6 超聲相控陣檢測

該項檢測方法，作為一種新技術，與傳統的檢測技術相比具有獨特優勢，具有探傷的深度大、精準度高，超聲束更窄，訊燥比更高等優點。它的工作原理是由多個探頭晶片組合組成的超聲相控陣，利用多陣元換能器產生和接收超聲波束，在脈沖的不同延遲時間作用下，達到改變聲波達到目標地點的相位關系的目的，從而實現焦點和聲束方向的變化，進而使超聲波的波束掃描、偏轉和聚焦。在此基礎上，采用機械掃描和電子掃描相結合的方式來實現圖像成像。

2.7 衍射時差法（TOFD）檢測

TOFD 檢測技術是另外一種新型的檢驗檢測技術，基于工作原理的不同，與傳統的脈沖反射法相比，其無論是在缺陷的檢出率還是檢測精度方面，都具有顯著優勢。其一，TOFD檢測技術是以衍射信號為依托，所以在檢測缺陷時，它不受方向性或檢測標的形狀的影響；其二，在缺陷的呈現方面更為直觀，它可以圖像的形式清楚地將壓力容器的缺陷表現出來，且可長久保存，信息量大；其三，可實現全自動或半自動的方式采集數據信息，受人為的因素影響降低，檢測的重復性好；其四，檢測范圍大，特別是厚度方面，一般來講，TOFD 檢測方法可實現對大于12mm的工件對接接頭的檢測。

3 結語

目前，無損檢測技術已經得到了廣泛地運用，大大提高了壓力容器的質量和安全，但是，在應用過程中，仍存在很多問題，如何綜合運用無損檢測技術，完善檢測流程，健全安全管理制度，仍需要我們不斷去探索和總結。