壓力容器的無損檢測技術(shù)研究新探

孫 濤，馬小強，魏孔山

（天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

現(xiàn)階段，壓力容器已經(jīng)成為我國各個工業(yè)行業(yè)主要使用的一種承壓類特種設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)中，使用壓力容器需要承擔一定的風險，因為一旦出現(xiàn)泄露爆炸等重大事故，將會直接影響人民群眾的生命安全，而且還會造成很嚴重的環(huán)境污染，甚至會出現(xiàn)毒氣體散布現(xiàn)象，后果很嚴重。因此為了保障人們的生命財產(chǎn)安全，需要對壓力容器的無損檢測技術(shù)進行進一步的探究。通過將無損檢測技術(shù)應(yīng)用到壓力容器質(zhì)量監(jiān)測當中，對于提升壓力容器運行安全有著積極地意義。

1 無損檢測技術(shù)的應(yīng)用特點

1.1 非破壞性

在傳統(tǒng)檢測方法當中，有許多的檢測方法都是需要對壓力容器碎片進行提取，雖然提取的碎片非常細小，但是壓力容器本身應(yīng)用期間受到的荷載較高，這些細小破損也會成為壓力容器破損的隱患內(nèi)容。在無損檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，其最大的應(yīng)用特點便是具備較強的非破壞性，在檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，并不會對內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響，這樣也確保了壓力容器的完整性，這對于延長壓力容器使用壽命也有著積極地意義。

1.2 全面性

在傳統(tǒng)檢測方法當中，所選用的檢測方法主要都是以抽樣檢測的方法進行，即只是從壓力容器上選擇幾個采樣點，對于采樣點數(shù)據(jù)信息進行梳理，根據(jù)整理信息來評估壓力容器目前的使用狀態(tài)，但是這樣采集到的數(shù)據(jù)具備一定的片面性，無法對壓力容器整體應(yīng)用情況進行了解。而無損檢測技術(shù)在使用的過程中，如果沒有什么特殊的應(yīng)用情況，會對壓力容器整體進行完整檢測，采集到更加完整的數(shù)據(jù)信息，這樣也提高了數(shù)據(jù)分析結(jié)果的使用價值。

1.3 全程性

在材料學(xué)應(yīng)用過程中，經(jīng)常使用到的處理方法便是對材料進行壓縮、拉伸、彎曲等處理，這些方法在應(yīng)用期間都具備一定的破壞性，這樣在新產(chǎn)品或者新設(shè)備當中，并不具備較強的實用性。而且在壓力容器體積增大的情況下，對于其狀態(tài)的檢測需要保持全程性。無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，對于壓力容器的檢測過程沒有任何的破壞性，這也意味著在壓力容器使用期間可以保持全程監(jiān)測，從而提高了采集結(jié)果的實用價值。

1.4 直觀性

從目前的發(fā)展情況來看，使用較多的檢測技術(shù)包括超聲波檢測技術(shù)、磁粉檢測技術(shù)、渦流檢測技術(shù)等，檢測技術(shù)在應(yīng)用中所得到的數(shù)據(jù)信息也會通過影像、色譜圖、數(shù)字建模等形式呈現(xiàn)，這樣也在很大程度上提高了信息內(nèi)容的直觀性，這樣在對其進行評估時，可以更快的判斷出信息中異常數(shù)據(jù)的具體原因，加快了問題的識別速度。

2 無損檢測的應(yīng)用目的

2.1 進行質(zhì)量管理

在壓力容器應(yīng)用過程中，應(yīng)用無損檢測技術(shù)的基礎(chǔ)目的便是對結(jié)構(gòu)進行質(zhì)量管理，從而確保設(shè)備運行期間的安全性。在無損檢測技術(shù)應(yīng)用期間，第一，對于結(jié)構(gòu)應(yīng)用的原材料、生產(chǎn)中的衍生物、生產(chǎn)成品、結(jié)構(gòu)零件的質(zhì)量進行監(jiān)督，在掃描期間發(fā)現(xiàn)一些缺陷部分，也會及時挑出并對其進行更換，確保材料應(yīng)用初期的質(zhì)量。第二，對于檢測到的數(shù)據(jù)信息進行整理，根據(jù)數(shù)據(jù)整理結(jié)果對于加工工藝和產(chǎn)品進行優(yōu)化處理，借此來提升材料的生產(chǎn)效率，降低結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本。第三，基于采集的數(shù)據(jù)信息，還可以做好監(jiān)測體系的完善，使其可以為狀態(tài)監(jiān)測體系的完善奠定基礎(chǔ)條件。

2.2 做好質(zhì)量鑒定

利用無損檢測技術(shù)對壓力容器使用情況進行檢測時，做好質(zhì)量鑒定也是應(yīng)用目標之一。壓力容器在完成生產(chǎn)收入使用前和使用期間都需要對其進行質(zhì)量檢定，查看產(chǎn)品設(shè)計內(nèi)容是否滿足設(shè)計性能的基礎(chǔ)要求，如果滿足應(yīng)用要求，可以對其進行使用，反之則需要按要求對其進行返工，待滿足要求后再進行使用。這也是非常關(guān)鍵的應(yīng)用步驟之一，尤其是處于惡劣工作環(huán)境下的壓力容器，使用前完善檢測內(nèi)容也是非常重要的內(nèi)容。另外，在壓力容器使用的過程中，也需要對質(zhì)量做好驗收，采用全程驗收的方式對其進行監(jiān)督，這樣也可以確保材料工作環(huán)境的安全性，減少潛在故障內(nèi)容的出現(xiàn)。

2.3 完成在役監(jiān)測

無損檢測技術(shù)在應(yīng)用中，具備了全程性應(yīng)用特征，而且對于所得到的數(shù)據(jù)信息也會通過影像、色譜圖、數(shù)字建模等形式呈現(xiàn)，能夠在很大程度上提高材料檢測結(jié)果的直觀性。在對其進行在役監(jiān)測時，可以對服役期間的應(yīng)用構(gòu)件進行安全性檢測，同時還可以滿足實時性監(jiān)測要求。進行在役檢測時，還能夠?qū)τ谠O(shè)備運行期間的一些隱患，而且針對發(fā)現(xiàn)的潛在隱患，也可以及時對其展開處理，加快了問題的排查速度[1]。尤其是壓力容器這類大型設(shè)備，提升數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)結(jié)果的及時性，也能夠具備更高的應(yīng)用價值。

3 無損檢測技術(shù)在壓力容器中的具體應(yīng)用

3.1 外觀檢測技術(shù)

相比于其他利用先進設(shè)備的無損檢測技術(shù)，外觀檢測技術(shù)的出現(xiàn)時間較長，而且在長時間的應(yīng)用中，已經(jīng)形成了非常完善的應(yīng)用體系。在具體的應(yīng)用中，其工作原理在于借助目視、光、電、機等技術(shù)對于壓力容器表面基礎(chǔ)情況進行檢查，如表面的凹陷、細微裂紋、油污、顏色變化等內(nèi)容，從而評估壓力容器目前應(yīng)用狀態(tài)的實用性，擬定措施對其進行處理，借此來確保壓力容器應(yīng)用過程的安全性。該檢測技術(shù)在應(yīng)用中，最大的優(yōu)勢便是利用目視來彎沉檢查，所需要的應(yīng)用成本非常低，而且整個應(yīng)用過程的工作效率較高，不需要借助額外的設(shè)備，可以在日常養(yǎng)護工作開展的同時來完成。但是該檢測技術(shù)在應(yīng)用時，只能準確識別表面具備明顯缺陷的情況，對于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷或隱蔽缺陷很難識別，而且長時間利用眼睛進行查看時，很容易造成人眼疲勞的情況，從而影響到最終分析結(jié)果的準確性[2]。

3.2 超聲波檢測技術(shù)

在應(yīng)用無損檢測技術(shù)時，超聲波檢測技術(shù)也是經(jīng)常使用到的技術(shù)類型，而且該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用擺放在區(qū)域內(nèi)的超聲波釋放儀器沿著某方向進行超聲波釋放，如果該方向上的介質(zhì)性質(zhì)保持一致，那么超聲波的傳遞方向和速度不會發(fā)生變化，若傳遞過程中遇到了其他的介質(zhì)，那么此時超聲波遇到另一種介質(zhì)時便會出現(xiàn)速度、方向的改變，對于壓力容器而言，此時容器中出現(xiàn)了缺陷問題，對于這些反饋信號進行采集，繪制圖譜圖形，從而明確缺陷的具體位置，并且根據(jù)方位信息、波動幅度等參數(shù)信息來完成缺陷參數(shù)的計算，借此來提升分析結(jié)果的適用性?？偨Y(jié)以往的應(yīng)用經(jīng)驗，超聲波檢測技術(shù)的適用范圍很廣，可以對焊接縫隙、管道、奧氏體鍛件、高壓螺旋桿結(jié)構(gòu)進行質(zhì)量驗收，從而提高材料應(yīng)用結(jié)果的使用價值[3]。

3.3 射線檢測技術(shù)

對于壓力容器的質(zhì)量檢測，射線檢測技術(shù)也是經(jīng)常使用到的技術(shù)類型，該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用擺放在區(qū)域內(nèi)的射線釋放儀器沿著某方向釋放出射線，如果該方向上的介質(zhì)性質(zhì)保持一致，那么射線強度會沿著一定規(guī)律進行衰減[4]。若傳遞過程中遇到了其他的介質(zhì)，那么此時射線遇到另一種介質(zhì)時便會衰減規(guī)律的變化，這樣也表明壓力容器此時出現(xiàn)了缺陷問題，對于這些反饋信號進行采集整理，結(jié)合狀態(tài)分析結(jié)果來確定檢測結(jié)果。并且根據(jù)數(shù)據(jù)計算結(jié)果也可以順利定位缺陷位置，基于此來擬定合理的處理措施，借此來提高潛在問題的處理效率。目前射線檢測技術(shù)在應(yīng)用時的常用射線包括γ射線源、X射線等，同時技術(shù)在應(yīng)用中具備檢出率高、定位準確度高等特征，也是目前常用的應(yīng)用技術(shù)類型。

3.4 磁粉檢測技術(shù)

在壓力容器運行質(zhì)量檢測，有時也會使用到磁粉檢測技術(shù)，以此來順利完成相應(yīng)的檢測工作。該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用相關(guān)儀器在壓力容器表面施撒一層磁粉，磁粉在磁場作用下，會開始進行排列，若磁粉在重新排列時遇到了其他的問題，如表面裂縫、凹陷等，那么此時磁粉的分布規(guī)律也會被打亂，形成不同狀態(tài)下的磁痕，對于磁痕的基礎(chǔ)信息進行采集整理，結(jié)合狀態(tài)分析結(jié)果來確定檢測結(jié)果。并且根據(jù)磁痕分布情況也可以順利定位缺陷位置，基于此來擬定合理的處理措施，提升潛在問題的排查速度。該方法在應(yīng)用過程中，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)表面的一些應(yīng)用問題進行準確識別，如管道表面裂縫、焊縫結(jié)構(gòu)等，具備了檢出率高、定位準確度高等特征。但是該檢測技術(shù)只是針對壓力容器表面問題進行識別，對于內(nèi)部問題無法識別，還需要借助其他技術(shù)來完成工作[5]。

3.5 滲透檢測技術(shù)

在壓力容器監(jiān)測過程中，滲透檢測技術(shù)也是對表面問題進行準確識別的技術(shù)類型。該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用相關(guān)儀器在壓力容器表面施撒一層滲透劑，滲透劑會在壓力容器表面進行擴散，如果滲透劑在分布時遇到了表面裂縫、凹陷等問題，那么此時滲透劑會沿著裂縫或凹陷進行滲透，隨后將其他滲透劑進行清除，殘留下的滲透劑所在位置，便是壓力容器目前存在故障的部位[6]。和磁粉檢測技術(shù)類似，該方法在應(yīng)用過程中，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)表面的一些應(yīng)用問題進行準確識別，如管道表面裂縫、焊縫裂隙等，可以在較短時間內(nèi)完成檢測任務(wù)，得到可靠的檢測數(shù)據(jù)。同樣該檢測技術(shù)在應(yīng)用中，只能對壓力容器表面問題進行識別，對于內(nèi)部問題無法識別，如果想要對壓力容器內(nèi)部情況進行檢查，還需要利用其他手段來完成。

3.6 渦流檢測技術(shù)

在應(yīng)用無損檢測技術(shù)時，渦流檢測技術(shù)也是經(jīng)常使用到的技術(shù)類型，而且該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用擺放在區(qū)域內(nèi)的儀器設(shè)備，沿著某方向建立交變磁場，壓力容器多以不銹鋼材料制作，鋼材料在建立的交變磁場中，也會出現(xiàn)渦流的情況，在遇到不同形態(tài)的鋼結(jié)構(gòu)時，其產(chǎn)生的渦流大小、渦流形狀也存在著較大的不同，對于這些反饋信號進行采集，繪制圖形，從而明確缺陷的具體位置?？偨Y(jié)以往的應(yīng)用經(jīng)驗，渦流檢測技術(shù)的適用范圍很廣，可以對許多導(dǎo)電體結(jié)構(gòu)表面裂縫進行準確識別，具備較強的是識別精準度[7]。但是該檢測技術(shù)僅適用于具備導(dǎo)電能力的結(jié)構(gòu)，對于無法導(dǎo)電的設(shè)備無法利用該技術(shù)進行識別，而且識別僅限于結(jié)構(gòu)表面，而且其應(yīng)用成本相對較高，一般適用于小范圍設(shè)備。

3.7 聲發(fā)射檢測技術(shù)

對于壓力容器的質(zhì)量檢測，聲發(fā)射檢測技術(shù)也是經(jīng)常使用到的技術(shù)類型，該技術(shù)的應(yīng)用原理在于，利用擺放在區(qū)域內(nèi)的彈性波釋放儀器沿著某方向進行彈性波釋放，在方向上出現(xiàn)不同介質(zhì)時，此時彈性波滲透的速度和方向也會發(fā)生改變。對于這些反饋信號進行采集，繪制圖譜圖形，從而明確缺陷的具體位置，搭配數(shù)據(jù)信息的分析結(jié)果來提升分析內(nèi)容的實用價值?？偨Y(jié)以往的應(yīng)用經(jīng)驗，聲發(fā)射檢測技術(shù)的適用范圍很廣，可以對壓力容器目前的工作狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)測，但是也需要考慮應(yīng)用檢測過程中干擾因素，做好排除工作，提高檢測結(jié)果的使用價值[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，作為工業(yè)生產(chǎn)必要設(shè)備之一，壓力容器的運行穩(wěn)定性關(guān)乎工業(yè)生產(chǎn)效率和人員安全，需應(yīng)用無損檢測技術(shù)保障壓力容器在制造、安裝以及運行階段保障其功能與性能的最大化發(fā)揮，為工業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量、高效開展提供支持。