壓力容器無損檢測新技術的原理和應用

曾慶順 邢亞生 劉瑩

摘要：隨著我國現代化工業不斷發展，壓力容器設備的種類也逐步增多，并且在多個行業中得到了廣泛的應用。壓力容器使用的安全性和穩定性，保障了各行各業的穩定發展。但是如果壓力容器出現質量問題，便會造成嚴重的事故。因此為了保障壓力容器在使用過程中的安全性，采用了無損檢測技術檢測壓力容器的質量，能夠及時發現其中存在的各項缺陷。無損檢測技術多種多樣，本文主要介紹無損檢測新技術的各個類型，以及技術原理和在壓力容器中的應用。

關鍵詞：壓力容器無損檢測技術;原理;應用

壓力容器在運行的過程中容易受到壓力、溫度、介質的各種因素的影響，從而出現質量問題，主要表現為腐蝕開裂和疲勞開裂等各種缺陷。通過采用無損檢測新技術，能夠及時發現存在的各項問題，做好全面檢測修補工作，保障壓力容器的使用安全。

1.無損檢測技術分類

1.1激光無損檢測

激光無損檢測技術是壓力容器檢測中的一項常規技術，而隨著科學技術不斷發展，激光無損檢測在無損檢測領域中的應用范圍也不斷擴大。其具有能量高度集中、方向性較強、單色性好的特點，也可以細分為激光超聲，激光全息和激光散斑等無損檢測技術。

激光超聲的優勢在于非接觸檢測，它能夠用于各種比較復雜形式樣貌壓力容器的特性檢測中，消除壓電換能器技術的耦合劑影響，保障檢測結果的準確性。同時激光超聲技術中還帶有寬帶檢測技術，利用光波波長來測量超聲位移，測量結果更為精確標準。也可以用于遠距離的遙控激發和接收，能夠實現對壓力容器的在線檢測，消除空間障礙，因此激光超聲檢測可以用于高溫高壓等環境下的檢測。激光全息可以利用外加載荷以及缺陷部位的形變量和其他部位的不同特點進行綜合的分析判斷，從而確定壓力容器結構內部是否存在不連續性，完成無損檢測工作。利用激光散斑技術檢測的物體，在有缺陷的部位會形成干涉條紋和激光散斑圖的疊加，從而確定缺陷是否存在。但是激光無損檢測技術具有一定的局限性，它對物體表面有一定的要求，同時激光檢測設備費用高昂，對于檢測人員的素質要求也極高。

1.2磁記憶檢測

磁記憶檢測主要是利用構件在地磁場中的磁化來檢測是否存在缺陷，不需要對構件的表面進行專門的清理，以及專門的磁化和退磁，不需要耦合。磁記憶檢測技術具有快速，靈敏度高，可靠性的優點，它可以用于壓力容器存在高應力集中的部位，從而確定該部門是否存在缺陷。或者可以根據該部位的變形情況，進行分析來判斷損傷發展的原因。在外表面檢測工作中利用磁器儀進行檢測，可以實現在線檢測。

1.3紅外熱波無損檢測

紅外熱波無損檢測技術主要是將物體表面輻射或反射的紅外熱波圖像轉化為光波段人眼可觀察的圖像，技術人員通過觀察圖像來掌握物體表面的具體信息，判斷是否存在缺陷問題。紅外檢測基于紅外輻射的原理，通過檢測溫度變化，來確定表面是否存在缺陷的一種方法。該技術核心主要是針對被檢測物質的材質結構和缺陷類型，來設置不同的熱源利用計算機進行控制，通過紅外熱波進行數據的采集。根據工件加熱情況和信息處理方式，可以分為主動檢測和被動檢測。

主動檢測技術主要是利用外部熱源對工件進行加熱，采用紅外熱波技術，來獲取不同時刻工件表面的溫度信息，從而判斷內部是否存在缺陷。主動檢測技術具有速度快、直觀、適用面廣的特點，因此在壓力容器檢測中的應用也十分廣泛。而被動檢測技術主要是利用工件自身的溫度來判斷工件內部是否存在缺陷。被動檢測技術比較傳統，多用于運行中的壓力容器檢測中。

1.4微波無損檢測

微波無線檢測技術根據檢測原理，可以分為反射波法，透射波法和反射波法。微波無損檢測技術主要是將電磁波照射到被檢測物體上，通過分析其反射波和透射波的振幅，來判斷是否存在裂紋、裂縫、氣孔等各種缺陷。同時也能夠確定分層媒介的夾質等尺寸，檢測復合材料內部的不均勻程度。微波具有方向性好形，帶寬波長短等優點，因此利用微波無線檢測技術來掃描壓力容器，能夠獲得更為精確的數據，快速的確定缺陷區域和范圍。它具有儀器簡單，費用低廉，攜帶方便等應用優勢，因此在壓力容器檢測中得到了廣泛的應用，同時微波不需要耦合劑，因此避免了耦合劑對材料的污染破壞。但是微波技術，并不能穿透金屬和導電性較好的復合材料，在使用方面具有一定的局限性。

1.5超聲相控陣技術

超聲相控陣技術需要耦合劑和換能器接近被檢材料，具有眾多優點，在無損檢測中也是應用最為廣泛的一項技術。相控陣超聲波器的概念相當于相控陣雷達技術，是一種多聲束掃描成像技術，使用由多個晶片組成的多陣元換能器來產生和接收超聲波波束。其具有靈活的聲束偏移及聚焦性能，因此在無損檢測行業得到了較高的重視。超聲相控陣技術優點在于無污染，無輻射，速度快，操作靈活，缺陷定位準確，優于傳統的超聲檢測技術。但是其局限性在于各項技術對于被檢測物體表面的粗糙程度要求較高，同時對溫度也比較敏感，檢測儀器復雜，設備費用高昂。

1.6聲發射檢測

聲發射檢測技術一般應用于壓力結構完整性檢測和評估過程中。由于受到介質溫度壓力等各種因素的影響，壓力容器很容易形成裂紋，在裂紋開裂擴展的過程中，都會發射出大小不同的聲發射信號，根據這些信號的大小來判斷裂紋的大小和拓展程度，從而判斷是否存在缺陷以及缺陷的大小。在使用聲發射技術進行檢測時，需要對壓力容器進行耐壓試驗，產生聲發射信號。聲發射檢測技術具有遠程操作、可長期監控缺陷拓展情況、檢測出活動的缺陷等優點，其局限性在于所使用的設備費用高昂，檢測中所受干擾因素較多，完成聲發射檢測技術之后，還需要采用超聲波進行復驗檢測。

2.無損檢測技術的應用

在壓力容器生產驗收和運行過程中，可以利用無損檢測技術進行安全檢測。根據壓力容器的狀態來選擇不同的無損檢測技術，對壓力容器的缺陷進行檢測，能夠及時發現存在的安全隱患，并提交檢測報告，根據檢測情況進行評估。在選擇無損檢測技術時，需要充分考慮被檢測對象的材料性質，使用條件，運行狀態，用途等，并充分考慮無損檢測技術的特點和適用性，從而選擇恰當的物質檢測技術，提高檢測的高效性。

3.結語

總而言之，隨著壓力容器的應用越來越廣泛，無損檢測技術的應用也會越來越深入，遍及在各行各業當中，保障各個行業運行的穩定性和安全性。而隨著科學技術的不斷發展，會有更多嶄新的無損檢測技術應運而生，提高無損檢測技術的質量，推動無損檢測領域的快速發展。

參考文獻

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作者簡介：曾慶順、男、1968.01、漢族、河南省南陽市、河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院南陽分院、本科、承壓類特種設備檢驗及相關。