關于壓力容器無損檢測技術的應用分析

王濱

東營市特種設備檢驗所 山東東營 257091

壓力容器是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設備。其在生活和生產活動中應用非常廣泛，因此做好壓力容器的日常維護更加重要，定期進行壓力容器檢測工作，才能最大限度地保證壓力容器發揮其功能。而無損檢測技術在壓力容器檢驗中合理應用可以有效掌握其實際運行情況，并且及時獲取準確的數據，以便于發現和解決問題，從而為壓力容器持續穩定運行提供保障。

1 無損檢測技術概述

所謂無損檢測技術就是在不影響被檢測對象性能，不對其造成損壞的基礎上，對檢測對象性能進行檢測，在檢測時可以采用化學手段，也可以采用物理手段，使用相關的儀器設備，按照相關規定的技術要求，實現對檢測對象表面及內部的性質、結構、缺陷、狀態等各項內容的全面檢測，檢測結果能夠準確體現被檢測對象的性能。在現代工業快速發展的今天，無損檢測技術水平，可以體現一個國家的工業發展水平，同時，在對無損檢測技術進行應用時，要注重不同無損檢測技術的優缺點，依據實際情況，最終選取合理的檢測方案，確保無損檢測技術在壓力容器檢驗中作用能夠得到精準高效的發揮，完成相應的檢測工作。

2 壓力容器無損檢測技術的應用分析

2.1 射線無損檢測技術的應用

在利用射線開展無損檢測工作時，可利用 X 射線較強的穿透性，從顯示器中觀測到壓力容器內部的結構和特點。根據壓力容器的組織結構、形狀特征和材質類型等因素，無損檢測人員對壓力容器各類特點進行整體把握，從而更好地發現壓力容器內部存在的問題，實現無損檢測的目的。射線無損檢測具有廣泛的適用性，能檢測各類材質的壓力容器，實現定性和定量的檢測工作。雖然射線無損檢測能很好的提高工作效率，但依然存在成本較高、檢測速度較慢、輻射較強等弊端。X 射線檢測壓力管道焊接縫可以使用照相操作，從而準確找出管道焊縫內缺陷的具體位置。但 X 射線可能會對操作人員的身體造成傷害，因此，在檢測過程中，一定要控制好射線的強度和方向，要做好工作人員的防護工作，確保檢測過程是安全的。此外，在針對合金結構和鋼材結構的壓力容器進行檢測時，尤其是針對各類銅、鎳、鋁合金進行檢測時，具有較為明顯的效果。

2.2 加強對設備試件結構和材質的保護

無損檢測技術的優勢在于其無損的特性，檢測過程前后，對于被測件不會產生破壞性影響，尤其是承壓類特種設備不能夠因檢測對設備造成損壞影響使用。在實際檢測時，測試操作人員會對特種設備試件的材質和結構進行分析，對于一些特殊材質的承壓類設備無法采用無損檢測方法進行檢測，只能選擇傳統的具有一定破壞性的試驗進行檢測。總之，在對承壓類特種設備進行檢測時，必須先進行檢測方法分析，根據無損檢測的結果和破壞性檢測試驗的結果的差異性，選擇有利于保護設備試件結構和材質的檢測技術。

2.3 磁粉檢測方法

該檢測方法主要適合應用在具有鐵磁性材料工件中，鐵磁性材料的工件被磁化后，如被檢測工件存在缺陷，材料會呈現不連續性，使工件表面或近表面產生漏磁場。在壓力容器檢驗中，檢測人員將磁懸液噴灑在容器待檢測部位的工件表面，磁懸液中的磁粉會堆積在漏磁場處，在光照下會呈現出磁痕，磁痕所在區域就是缺陷位置。磁粉檢測在鐵磁性材料壓力容器中是一項十分重要的檢測手段，具有很高的檢測靈敏度，能夠對容器焊接接頭表面質量做出較準確的判斷，其在應用期間的優點就是可以全面展示工件各個部位的表面缺陷，操作簡單，成本低，缺陷檢測的重復性好，在壓力容器檢測中其局限性就是只能用于檢測表面和近表面缺陷且能夠被顯著磁化的壓力容器。

2.4 超聲波檢測技術

因為在實際應用過程中成本低廉，操作簡便，因此更容易被接受。如果超聲波能夠順利通過并且沒有被反射回來，就說明壓力容器中沒有缺陷存在。如果超聲波會受到阻礙并且被反射回來，就說明壓力容器中有缺陷存在。超聲檢測法的優點是:穿透能力強，對平面型缺陷如裂紋、夾層等探傷靈敏度比較高，并可測定缺陷相對大小的和深度；此外，超聲波檢測設備體積比較小，攜帶方便，對檢測工作人員的人身安全不會有任何影響，便于實現自動化檢測并且也不會污染到周邊的環境。但是也具有一定的缺陷，如：對于形狀不規則工件檢驗難度較大，對于被檢查工件表面光潔度具有較高的要求，且需要被檢查工件與耦合劑所使用探頭接觸充分，只有確保充分的聲耦合才能確保檢驗結果準確性。對于一些存在焊縫或者是晶粒粗大的焊縫檢驗結果還容易受到雜亂反射波的干擾，還需要檢驗人員具備豐富的經驗來對超聲檢測結果進行判定。

2.5 校準

校準包含的內容較為復雜，主要有以下內容：①檢測靈敏度校準，使用模擬源進行校準，一般選擇聲發射信號作為模擬源裝置。②處理器，實施檢測之前，須校準信號處理器，保證通道正常。在檢測前和檢測結束后，都需要對各個通道模擬源聲發射幅度值實施校準。模擬源與換能器的距離要小于100cm，各個通道響應幅度值和通道平均幅度值的誤差應小于4dB。③衰減性測量，要實施和聲發射檢測條件相同的衰減特性測量，如果已經有了相同檢測條件下的衰減特性信息，也可以移植到本次檢驗中，進行定位校準。檢測目標陣列中的任一部位，聲發射模擬源信號都應能被時差定位陣列獲取，同時獲得唯一的定位數據，在區域定位過程中，該區域換能器應能夠接收信息。④聲發射源校準，在容器壁上某一位置進行模擬源發射，若定位與檢測所得聲發源部位一致，則模擬源位置即指檢測所得聲發射源位置。

2.6 相控陣檢測

超聲相控陣技術經歷了幾十年的發展，初期主要應用于醫療領域。后來隨著技術的進步和成本費用的逐年降低，特別是數字電子和DSP技術的發展，使得精確延時越來越方便，并逐步解決了系統的復雜性、固體中波動傳播的復雜性等問題，使超聲相控陣技術在工業無損檢測應用發展尤為迅速并應用越來越廣泛。工作原理超聲相控陣是超聲探頭晶片的組合，由多個壓電晶片按一定的規律分布排列，然后逐次按預先規定的延遲時間激發各個晶片，所有晶片發射的超聲波形成一個整體波陣面，能有效地制發射超聲束（波陣面）的形狀和方向，實現超聲波的波束掃描、偏轉和聚焦。它為不連續性的形狀、大小和方向提供出比單個或多個探頭系統更大的能力。相對于普通超聲檢測，相控陣檢測檢測主要優點是：可以檢測復雜形狀的物件、檢測范圍更大，檢測精度更高，并且可以提供更多的數據給檢測人員，幫助檢測人員判斷缺陷性質。

2.7 多種無損檢測技術的綜合應用

隨著無損檢測技術的不斷發展，使得承壓類特種設備的無損檢驗技術也越來越成熟。相較于國際檢測技術，我國檢測技術仍然有待提升，包括檢測儀器的精度、人員素質以及檢測過程管理等方面。為了提升檢測方法的科學性和結果的合理性，需要結合待測設備的實際情況，將各種無損檢測技術綜合起來，充分發揮各種無損檢測技術的優勢，提升無損檢測精度。例如，射線探傷檢測技術有著良好的檢測精度和圖像反映，但是，其對于操作人員存在著一定的輻射傷害，而超聲波技術則對人體沒有損壞，并且具有檢測厚度大的、檢測速度快、成本低等優勢，但是，在缺陷顯示方面不直觀，檢測精度低于射線探傷檢測技術。若將超聲波技術和射線檢測技術相結合，形成一套全新的檢測方案和設備，從而有助于無損檢測技術的提升。

2.8 把握檢測時機

正確把握壓力容器檢測時機，是合理應用無損檢測方法的一項基礎條件。要把握好檢測作業時機，才能實現對各種不同無損檢測技術的綜合應用。在選擇壓力容器檢測時機時，要在結合檢測目的的基礎上，進行全面分析，及時發現壓力容器存在的缺陷，為后期采取合理補救措施處理提供支持。

3 結語

在壓力容器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容器生產的企業，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容器檢驗中，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。