金屬壓力容器壓力管道裂紋無損檢測技術研究

東營市特種設備檢驗所 山東東營 257091

在產品制造過程中，無損檢測在保證產品質量方面發揮著舉足輕重的作用；但是鑒于無損檢測專業的特殊性，且檢測結果受各類因素影響較大，因此，應在無損檢測過程中進行嚴格的控制，以保證檢測結果的可靠有效。

1 無損檢測技術在壓力管道檢驗中的應用

1.1 射線探傷技術

射線探傷技術就是借助X、Y 射線對承壓類設備進行設備缺陷的探測，能夠對壓力管道、容器等設備表面裂紋、氣孔、內外部缺陷等進行精確識別和檢測。射線探傷技術存在明顯的X 射線厚度差，使得設備上細微的缺陷也能夠清楚地檢測和識別，另外，射線探傷技術可以借助圖像技術精準的計算缺陷的長度、寬度等信息，并且呈現給檢測人員，但是，X、Y射線對人體存在一定的輻射傷害，因此，操作人員要做好防護[1]。

1.2 超聲波探傷技術

超聲波具有在介質傳播過程中會表現出衰減的特性，超聲波探傷技術就是借助超聲波的這一特性來完成設備缺陷的檢測的。另外，超聲波的穿透性極強，能夠穿透很厚的鋼板及焊縫，這是超聲波探傷技術能夠在壓力管道檢驗中廣泛應用的另一個主要原因。而且，超聲波探傷技術具有檢測精度高、技術指向性好、探測速度快以及穿透力強的特點，使得該技術還被廣泛地應用在碳鋼、壓力容器鍛件、大型箱殼體以及管材等方面，能夠識別出內外部缺陷、焊接不良以及裂紋等缺陷。此外，超聲波對人體沒有輻射傷害，同樣促進了超聲波探傷技術在壓力管道檢測領域的發展。

2 無損檢測技術在金屬壓力容器壓力管道裂紋中的應用

2.1 屬壓力容器壓力管道裂紋數據采集

電磁波與金屬介質的相互特性呈現傳遞與穿透特性，對于非金屬介質呈現出吸收和反射特性，以電磁波傳到原理作為理論依據，將微波振蕩器作為電磁波信號源，向金屬壓力容器壓力管道發射電磁波，以無限傳感器作為信號接收裝置，采集到金屬壓力容器壓力管道微波信號。首先將微波振蕩器的反射電橋兩端利用無損電纜分別接入金屬壓力容器壓力管道待測兩端，同時將反射電橋一端與無線傳感器相連接，將無線傳感器與待測金屬保持垂直狀態，開啟微波振蕩器向容器管道發射電磁波，同時無線傳感器對容器管道進行逐點掃描，采集到電磁波信號。為了保證采集信號的質量，在進行數據采集之前需要將微波發射裝置與信號采集裝置進行校準，校準電磁波導入口與導出口的開路、短路[2]。由于金屬壓力容器壓力管道的內外徑長度不同，所以微波導入頻率也有所不同，通常情況下內徑長度在15.10-15.60mm 之間，微波頻率在47.20-48.05GHz范圍內；外徑長度在19.55-20.10mm 之間，微波頻率為48.94-49.97GHz 范圍內。

2.2 金屬壓力容器壓力管道裂紋數據處理

當電磁波發射信號為突發型電磁波發射信號時，用于金屬壓力容器壓力管道裂紋定位的相關參數Δt，可通過無線傳感裝置采集到的介質記錄信號的達到時間來確定。由于在信號采集過程中，如果周圍存在電纜、高壓電線等其它金屬介質，會干擾信號采集，使采集的微波信號為連續性發生信號，此時采集到的發射參數對裂紋檢測沒有任何意義，其中包括微波計數、電磁波計數率、微波上升時間、微波持續時間、微波幅度分布等。除此之外，電磁波發射信號的衰減現象，電磁波發射信號在結構中傳播時的頻散，微波多模態現象等問題，導致無線傳感裝置無法直接采集到接收信號的時間差，所以需要對采集到的數據進行處理。

3 檢測前的控制

3.1 人員

人員資質是否滿足要求是進行無損檢測工作的前提，而證書則是對人員是否滿足要求的基本證明。在從事各項檢測活動之前，首先應該確認進行此次檢測人員的資質是否滿足要求。比如從事民用核安全設備檢測的人員應持有國家核安全局頒發的民用核安全設備無損檢驗證書，從事壓力容器等特種設備檢測的人員應持有國家質檢總局頒發的無損檢驗人員資格證書，而對于ASME核電產品而言，檢測人員的資格要求應滿足ASME 第三卷NX5000 的要求等等；日常操作前，要注意核查檢測人員持有的證書是否能夠覆蓋本次檢測活動。但是，證書僅僅是從事檢測工作的基本要求，一般法規或標準都要求進行期間核查或連續工作記錄證明，以確認檢測人員的技能持續滿足要求；針對此要求，無損檢測資格證書管理人員應當關注并及時執行[3]。

3.2 執行文件

標準是檢測的依據，也是最低要求，是必須要滿足的；無損檢測規程是標準的細化，也是指導檢測活動的文件，具有一定的適用性；工藝卡則是針對具體產品所做的詳細的作業指導書，具有較強的針對性。但需要注意的是，指導檢測過程的程序不僅僅要滿足標準的要求，還要滿足上游設計文件或圖紙的要求，并且無損檢測程序一般要求報上游方審批。在核安全文化里面，使用“批準的程序”說的就是這個道理。因此，在檢測工作開始前，應著重檢查程序是否滿足要求；在檢測過程中，應重點查看檢測人員是否依據程序及工藝卡進行工作。

3.3 設備

一般的檢測方法都需要借助儀器設備等進行檢測，因此滿足要求的儀器設備也是檢測結果可靠有效的保證。

4 壓力管道檢測的無損檢測技術

4.1 利用電子監管平臺，實現高效監管

目前工業管道信息在辦理使用登記證時上傳至監管平臺，因公用管道和長輸管道使用登記辦理仍處于暫停狀態，所以監管平臺未上傳此類設備信息，給監管部門和檢驗部門獲取設備信息帶來了很大困難，容易出現設備游離于動態監管之外的嚴重問題。壓力管道安裝企業應利用特種設備安全監管平臺企業端口，在安裝公用管道和長輸管道報檢至取得監督檢驗報告期間將設備信息完整上傳至監管平臺，實現特種設備監管部門通過電子監管系統獲得此類管道信息，實施高效精準監管。

4.2 無損檢測時間的合理確定

壓力管道的無損檢測，可以根據檢測目的、檢測材料和檢測結果，確保檢測時間符合規范要求。一般壓力管道的檢測時間安排在材料熱處理后，例如，某些設備材料表現為裂紋延遲傾向，依據檢測要求，設備需要將檢測要求安排在焊接后的24h 內。另外，對于待測件的設備材質和厚度不同時，檢測的時間也會存在較大的差異。目前，業內對于碳鋼的檢測多是選擇磁粉技術進行無損檢測，而對于不銹鋼以及其他厚度較大的構建也多是采用超聲波探傷技術進行檢測。操作人員會根據材質、厚度及環境參數進行確定檢測時間，以確保檢測結果的準確度。

4.3 落實特種設備檢驗機構責，提高監檢質量

壓力管道監督檢驗機構要做到“守土有責、守土盡責”，要不斷提升技術把關能力，檢驗要嚴格執行安全技術規范要求；要開展宣貫培訓，不斷強化監檢人員對標準規范的理解力和執行力，規范監檢報告、監檢記錄填寫，提高監檢質量，防范檢驗責任風險。同時，要增強服務意識，為企業提供更好的服務，為特種設備安全監管提供更有力的技術支撐。

4.4 無損檢測技術的科學選擇

由于檢測技術的工作原理不同，其檢測技術的適用范圍和應用場景也存在著一定的差異，對于同一個壓力管道進行無損檢測，不同的檢測技術檢測結果會存在一定的差異，檢測結果的精度與操作人員的實際工作經驗息息相關。另外，操作人員通過培訓或者實踐經驗能夠根據被測物的材質和結構特征，選取科學的無損檢測技術，一方面減少測試時間和成本，另一方面，能夠提升檢測精度，輸出真實可信的檢測報告。例如，壓力管道中經常使用的鋼板，在對其分層方向與板體平行缺陷檢測時，應該選擇超聲波探傷技術，主要是因為超聲波的穿透性強的特點，能夠應對鋼板厚的情況。

5 結語

在壓力管道檢驗中應用無損檢驗技術對于問題的排查和解決都有較為重要的意義。在生產過程中要盡最大的努力避免發生安全事故，尤其是主要依賴于壓力管道生產的企業，更要把其安全運行放在重點監控位置，在保證運行效率的情況下還要保證其運行環境安全穩定，如此才能夠最大限度地減少安全隱患。因此要將無損檢驗技術合理應用到壓力管道檢驗中，從而為生產企業經濟效益的增長和穩定的發展奠定堅實的基礎。