壓力容器設(shè)計中的無損檢測問題

鄒廣仲

煙臺市特種設(shè)備檢驗研究院 山東煙臺 264010

1 壓力容器的使用特點以及安全事故問題的引發(fā)因素

1.1 壓力容器的使用特點

壓力容器與其他普通轉(zhuǎn)動機械設(shè)備相比，壽命使用較長，而且，壓力容器由于無須承載高頻率載荷所以其也不易發(fā)生磨損的情況，但即使如此，作為特種設(shè)備的壓力容器在使用過程中仍極易發(fā)生事故。根據(jù)相關(guān)研究表明，我國由于壓力容器而發(fā)生的安全事故達到0.14%，而發(fā)生這些事故的原因主要就是因為超載等問題造成的。除此之外，搞破壞性作為壓力容器的主要特點，其只要發(fā)生爆炸，勢必會造成周圍20公里的區(qū)域造成破壞。另外，由于壓力容器主要承載的是易燃、有毒的化學物質(zhì)或者石油等，所以其一旦發(fā)生爆裂勢必會造成嚴重的化學爆炸[1]。

1.2 壓力容器安全事故問題的引發(fā)因素

第一，技術(shù)因素。壓力容器雖然內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡單，但是在具體的使用過程中，由于壓力容器一直處于高壓的狀態(tài)，所以造成其開孔位置自身結(jié)構(gòu)強度過低，從而造成其在長時間壓力狀態(tài)下發(fā)生磨損；第二，使用環(huán)境。壓力容器作為特殊的一種特種設(shè)備，其不僅需要承擔較高的壓力，而且還要在深冷、高溫等環(huán)境下運行，而這種特殊的運行環(huán)境勢必會造成壓力容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞，進而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。那是因為，由于我國壓力容器的各個結(jié)構(gòu)主要是采用焊接方式進行連接的，因而壓力容器內(nèi)部焊接位置會受到焊接工藝水平的限制而存在微小的缺陷，在壓力容器的運行過程中由于其處于特殊的環(huán)境，所以一旦滿足焊縫缺陷的溫度條件，勢必會造成焊縫的微小擴張，從而導(dǎo)致壓力容器的安全使用。

2 壓力容器檢驗中無損檢測技術(shù)應(yīng)用

2.1 壓力容器無損檢查的超聲波檢查方法

正如其名，超聲波檢查法是利用0.5-5MHz頻率的超聲波檢查壓力容器，檢查壓力容器是否有缺陷的技術(shù)。該方法的主要目的是檢測壓力容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，超聲波具有其自身的頻率特性，所以當壓力容器中發(fā)生不均勻的界面現(xiàn)象時，超聲波在傳播過程中肯定會反射[2]。檢查人員根據(jù)發(fā)射狀況判斷壓力容器的內(nèi)部構(gòu)造是否有缺陷。因此，該檢測方法主要用于檢測壓力容器信標位置。超聲波檢測方法的特點是透明度強，響應(yīng)靈敏度高，自動化程度高。因此，在檢查壓力容器時，應(yīng)及時反饋有無缺陷，并為相關(guān)人員提供維修建議。

2.2 壓力容器無損檢測技術(shù)類型之x 射線檢測法

通過X射線來對壓力容器的零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行檢測方法就是X射線檢測法。此方法主要是借助于X射線的超強穿透力，所以，相關(guān)人員X射線在穿透過程中所受到的工件物質(zhì)阻礙情況來判斷壓力容器零件內(nèi)部是否存在缺陷以及位置大小。那是因為，如果壓力容器內(nèi)部發(fā)生故障時，X射線穿過該容器時其自身的穿透強度將會呈現(xiàn)出差異化的變化，而相關(guān)人員就可以根據(jù)這個差異變化來對故障進行分析判斷。與傳統(tǒng)的X射線檢測方法不同，X射線衍射法可以直觀的為相關(guān)人員提供壓力容器內(nèi)部缺陷圖像并且其檢測結(jié)果更為準確，而且X射線衍射法的檢測結(jié)果可以直接以電子形式進行保存，極大的為后期相關(guān)人員分析壓力容器使用情況提供便利。

2.3 壓力容器無損檢測技術(shù)類型之滲透檢測法

如名稱所示，滲透檢測法將滲透劑作為檢測介質(zhì)，檢測壓力容器內(nèi)部，在壓力容器表面涂上適當?shù)臐B透劑，檢測壓力容器表面的開口。由于其檢測原理主要是滲透劑本身的滲透性強，所以在壓力容器有缺陷的情況下，滲透劑沿著開口缺陷的間隙滲透到容器中，檢查員可以通過顯影劑判斷容器的開口缺陷。滲透檢查法具有成本低、性價比高、操作簡單等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于壓力容器表面的開孔缺陷檢測。盡管如此，該方法還是會受到檢測范圍的影響，影響其使用。也就是說，這種方法主要是通過應(yīng)用滲透檢測，在表面沒有開口或者沒有內(nèi)部缺陷的情況下無法正確檢測出的缺陷[3]。

2.4 壓力容器無損檢測技術(shù)類型之磁粉檢測法

磁粉末檢測和滲透檢測方法相同，主要通過粉末材料的應(yīng)用來檢測壓力容器。由于該方法的主要原理是通過壓力容器的集體材料具有不連續(xù)性，所以當壓力容器內(nèi)部發(fā)生缺陷時，磁性粉末性材料在壓力容器內(nèi)形成泄漏磁場，通過適當?shù)墓庹丈洌孤┐艌霎a(chǎn)生可見性光，此時相關(guān)人員泄漏可以通過磁場來判斷和分析壓力容器的缺陷狀況。可以直觀地看到壓力容器的缺陷大小和缺陷位置是該檢測方法的主要優(yōu)點，因為該方法的靈敏度高，所需成本不高，也不會影響壓力容器的正常使用，所以壓力容器的一般缺陷檢測方式之一。

3 壓力容器檢驗中無損檢測技術(shù)的使用原則

壓力容器的形狀、結(jié)構(gòu)、大小等相關(guān)信息在進行檢測前相關(guān)人員就應(yīng)當進行收集整理，從而借助于這些數(shù)據(jù)對壓力容器的缺陷主要發(fā)生位置進行大概判斷；第二，在進行檢測前相關(guān)人員應(yīng)當根據(jù)壓力容器檢測目的選擇較為合適的檢測技術(shù)，譬如，如果是對壓力容器細小缺陷位置檢測，則可以采用磁粉檢測法或者滲透檢測法。因此，為了更好地確保檢測結(jié)果的準確性以及精確度，相關(guān)檢測人員必須要有效的結(jié)合自身的工作經(jīng)驗以及無損檢測技術(shù)的不同特點進行選擇。第三，由于各種無損檢測技術(shù)都有其不同的局限性，所以，在對壓力容器的同一位置進行檢驗時，相關(guān)人員可以綜合的采用多種無損檢測技術(shù)進行檢測，從而確保其檢測結(jié)果的準確合理性。

4 結(jié)語

總而言之，通過無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，可以及時直觀地反映出壓力容器缺陷問題，從而可以采取有效的方法及時地對缺陷進行處理，但即使如此，此技術(shù)仍存在不足之處，所以，還應(yīng)不斷地對此技術(shù)進行創(chuàng)新和完善，也只有這樣才能更好地確保檢測效果，有效的降低壓力容器的檢測成本，進而促進相關(guān)企業(yè)的長久穩(wěn)定發(fā)展。