無損檢測技術(shù)在石油化工建設(shè)工程的應(yīng)用

崔 鴻，王博懷

（1.陜西省石油化工建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，陜西西安 710001；2.漢中市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測中心，陜西漢中 723000）

0 引言

在石油化工建設(shè)工程中，壓力管道、壓力容器等設(shè)備作為油氣資源儲運(yùn)的重要載體，其安全性和穩(wěn)定性是決定石油化工建設(shè)工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對提升石化企業(yè)的安全生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用。為保證石油化工建設(shè)工程實(shí)體質(zhì)量，對壓力管道、壓力容器等石油化工設(shè)備的材料及施工焊接質(zhì)量進(jìn)行無損檢測是必不可少的控制手段。通過無損檢測技術(shù)在壓力容器、壓力管道等石油化工設(shè)備的應(yīng)用，分析檢測到的缺陷及數(shù)據(jù)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正石油化工建設(shè)工程施工過程中和使用過程中的質(zhì)量隱患，提升石油化工企業(yè)的安全系數(shù)和施工效率，保障石油化工設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 無損檢測技術(shù)概述

無損檢測技術(shù)是指在不破壞被檢測工件結(jié)構(gòu)和性能的情況下，利用被檢測工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的異常和缺陷所產(chǎn)生的電、聲、光、熱等現(xiàn)象，運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)備和技術(shù)，檢測工件的表面、內(nèi)部是否存在缺陷和不均勻性[1]。通過應(yīng)用無損檢測技術(shù)，可以對壓力管道、壓力容器等石油化工設(shè)備質(zhì)量和施工焊接缺陷進(jìn)行檢測，分析缺陷的大小、位置、數(shù)量和性質(zhì)等。應(yīng)用無損檢測技術(shù)的目的是為了探測、定位和評定缺陷。

2 無損檢測技術(shù)在石油化工建設(shè)工程的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

（1）全面、安全、可靠。應(yīng)用無損檢測技術(shù)基本能夠?qū)崿F(xiàn)全面覆蓋石油化工壓力容器、壓力管道等設(shè)備質(zhì)量檢測，能夠保證設(shè)備的良好性能，降低安全隱患。例如：應(yīng)用Χ 射線檢測技術(shù)進(jìn)行石油化工管道焊接檢測，通過底片記錄管道焊接數(shù)據(jù)，可得到較為完整、直觀的檢測數(shù)據(jù)，為石油化工設(shè)備焊接質(zhì)量的客觀性評估奠定良好的基礎(chǔ)。

（2）檢測高效、經(jīng)濟(jì)。無損檢測技術(shù)在石油化工壓力容器、壓力管道等設(shè)備的檢測作業(yè)中，可在較短的時(shí)間內(nèi)完成焊接質(zhì)量檢測，有利于企業(yè)持續(xù)發(fā)展，生產(chǎn)質(zhì)量提升，增加經(jīng)濟(jì)效益[2]。

無損檢測在石油化工建設(shè)工程中的應(yīng)用，不僅有利于設(shè)備的材料性能控制和焊接質(zhì)量控制，保障石油化工設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也能有效降低建設(shè)工程的成本，減少后期返工。

3 無損檢測方法

為了保證石油化工建設(shè)工程中壓力容器、壓力管道等設(shè)備的質(zhì)量控制，應(yīng)針對其材料、結(jié)構(gòu)等，采用適應(yīng)的無損檢測技術(shù)。石油化工建設(shè)工程中，多采用常規(guī)無損檢測技術(shù)，按物理原理或檢測對象和目的的不同，檢測方法主要包括：射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測和滲透檢測。其中，射線檢測和超聲檢測主要適用于材料內(nèi)部缺陷檢測，而磁粉檢測和滲透檢測適用于材料表面缺陷檢測。

3.1 射線檢測

射線檢測是指當(dāng)射線（Χ 射線、γ 射線）穿透工件時(shí)，由于缺陷與工件材料對射線穿透力的衰減程度不同，從而使膠片感光不同，通過暗室處理后形成不同黑度影像的底片，實(shí)現(xiàn)對工件材料內(nèi)部的缺陷和其所在位置的判斷評定。射線檢測一般用于檢測焊縫和鑄件中存在的裂紋、氣孔等缺陷，但不適用于管材、棒材、鍛件的檢測。射線檢測的優(yōu)點(diǎn)包括可對缺陷的形狀、長度等進(jìn)行定量描述，檢測結(jié)果較為精確；可獲得工件內(nèi)部缺陷的直觀圖像，檢測結(jié)果可長期保存。但進(jìn)行射線檢測時(shí)，產(chǎn)生的射線輻射也會對人體造成傷害，因此在檢測作業(yè)時(shí)檢測人員需做好輻射防護(hù)。在石油化工建設(shè)工程中，壓力管道、壓力容器等設(shè)備材料檢測和施工焊接質(zhì)量檢測多采用Χ 射線無損檢測方法，實(shí)現(xiàn)對裂紋、夾渣、未融合和未焊透等缺陷檢測。

3.2 超聲檢測

超聲檢測是利用超聲波能在彈性介質(zhì)中傳播，通過兩種介質(zhì)界面時(shí)會產(chǎn)生反射和折射的特性來探測材料內(nèi)部或表面缺陷。當(dāng)被檢測工件存在缺陷時(shí)，探頭接受缺陷界面反射波并在顯示屏上形成缺陷波，通過分析缺陷波的波幅、波形特征等，判斷壓力管道及壓力容器中是否存在夾渣、裂紋、未熔合等缺陷。超聲檢測具有檢測靈敏度高、檢測范圍廣、操作便捷、成本低、檢測安全等優(yōu)點(diǎn)。在石油化工建設(shè)工程中，超聲檢測既能檢測對接焊縫內(nèi)部隱藏缺陷，也能檢測壓力容器、壓力管道等設(shè)備材料缺陷，還可以用于檢測鍛件和高壓螺栓等可能出現(xiàn)的裂紋缺陷。

3.3 磁粉檢測

磁粉檢測主要通過磁粉覆蓋于被檢測工件，使被檢測工件磁化，然后根據(jù)磁痕檢測工件缺陷，基于磁痕顯示中的磁場漏洞以及磁場不連續(xù)現(xiàn)象判斷被檢測工件的缺陷。磁粉檢測具有檢測靈敏度高、操作簡單、成本低、速度快等優(yōu)點(diǎn)。在石油化工建設(shè)工程中，磁粉檢測主要應(yīng)用于檢測鐵磁性材質(zhì)的設(shè)備表面和近表面缺陷，對表面缺陷有較高的檢出率。

3.4 滲透檢測

滲透檢測是指將滲透液滲入被檢測工件表面開口缺陷中，在滲透液的作用下，對該設(shè)備表面是否存在缺損進(jìn)行檢驗(yàn)和分析，從而實(shí)現(xiàn)對被檢測工件的裂紋、氣孔等缺陷檢測。滲透檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不受材料種類限制，可一次檢測出工件表面不同方向的缺陷，檢測靈敏度高且操作簡單，但滲透檢測只能檢測出材料的表面開口缺陷，適用于檢測非多孔性固體材料表面開口缺陷，此外，滲透檢測不能對工件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，應(yīng)用范圍有局限性。在石油化工建設(shè)工程中，進(jìn)行滲透檢測時(shí)，必須合理選擇滲透劑及檢測工藝等，以提高滲透檢測的可靠性。

4 無損檢測技術(shù)在石油化工建設(shè)工程的具體應(yīng)用

在石油化工建設(shè)工程質(zhì)量保證體系中，無損檢測技術(shù)已成為控制關(guān)鍵設(shè)備或零部件質(zhì)量驗(yàn)收，壓力管道、壓力容器等設(shè)備施工安裝中焊接質(zhì)量以及建成后設(shè)備使用質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要手段，對石油化工建設(shè)工程安全平穩(wěn)運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。

4.1 設(shè)備材料的無損檢測

在石油化工建設(shè)工程中，設(shè)備材料的無損檢測主要為壓力容器、壓力管道等與石油化工相關(guān)設(shè)備的檢測。一方面，在石油化工壓力管道表面無損檢測中，根據(jù)《石油化工金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求，所有輸送極度危害介質(zhì)的和設(shè)計(jì)壓力不小于10 MPa 的管件需要做表面檢測[3]。另一方面，對于儲罐等大型設(shè)備，組裝材料進(jìn)場時(shí)，可應(yīng)用無損檢測技術(shù)抽檢材料內(nèi)部是否存在裂紋等缺陷。

4.2 設(shè)備施工和使用中的無損檢測

在石油化工建設(shè)工程中，對于石化管道焊接，儲罐等設(shè)備現(xiàn)場組焊等情況，如果焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題，將會出現(xiàn)漏油等問題；石油化工壓力管道在實(shí)際使用中，往往因材料、工藝和環(huán)境等因素的影響而出現(xiàn)腐蝕、疲勞、蠕變和脆性等破壞現(xiàn)象，使得壓力管道壁變薄或其組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，從而對管道的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重危害[4]。因此，應(yīng)用無損檢測技術(shù)進(jìn)行檢測是必不可少的。

對于設(shè)備或零部件等關(guān)鍵焊接部位，如壓力管道接頭、角焊縫等焊接部位，應(yīng)通過無損檢測技術(shù)重點(diǎn)檢測，從源頭上檢測存在的缺陷，避免有缺陷的設(shè)備或零部件的使用，進(jìn)而提高石油化工建設(shè)工程質(zhì)量，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。例如：由于存在焊接殘余應(yīng)力等原因，管道焊接接頭常是應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞發(fā)生區(qū)域，應(yīng)用無損檢測技術(shù)，完成對焊接部位裂紋、氣孔等各項(xiàng)問題的檢測，確保壓力管道工程的性能滿足石油化工建設(shè)工程的設(shè)計(jì)要求。

5 無損檢測技術(shù)在石油化工建設(shè)工程中的應(yīng)用建議

5.1 檢測單位應(yīng)完善質(zhì)量管理體系

無損檢測是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，檢測單位需要不斷完善質(zhì)量管理體系，建立科學(xué)合理的質(zhì)量管理體系，明確無損檢測質(zhì)量方針和質(zhì)量目標(biāo)。應(yīng)根據(jù)被檢測工件的材料、尺寸、結(jié)構(gòu)等，編制無損檢測技術(shù)施工方案、工藝規(guī)程和工藝卡等文件；技術(shù)負(fù)責(zé)人要對檢測人員進(jìn)行技術(shù)交底和培訓(xùn)，指導(dǎo)檢測人員正確開展無損檢測工作，提高檢測人員的檢測能力，確保檢測結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。檢測人員要遵守相關(guān)法律法規(guī)和檢測標(biāo)準(zhǔn)，找出材料缺陷和焊接隱患，達(dá)到質(zhì)量控制目的。

5.2 科學(xué)選擇檢測方法

由于各種無損檢測技術(shù)的工作原理不同，使得每種檢測方法的應(yīng)用場景都有其適用范圍，要根據(jù)被檢測工件選擇與之相適應(yīng)的最佳檢測方法。必要時(shí)，為保證檢測結(jié)果的全面性、準(zhǔn)確性、可靠性，可以選擇多種無損檢測方法結(jié)合使用[2]。例如：當(dāng)檢查壓力容器表面有細(xì)小裂紋時(shí)，最佳選擇是磁粉檢測或者滲透檢測。在選擇檢測方法時(shí)，也要根據(jù)被檢測工件的材料、形狀、大小等特征，制定科學(xué)合理的檢測方案。這既能減少檢測時(shí)間和成本，也能提升檢測精度，得到真實(shí)可靠的檢測結(jié)果。例如：在石油化工建設(shè)工程中，X 射線檢測能夠滿足大多數(shù)焊縫檢測，但在實(shí)際檢測中需要制定科學(xué)合理的檢測方案，提前進(jìn)行合理的選擇，避免出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象。

5.3 加強(qiáng)應(yīng)用無損檢測新技術(shù)

石油化工設(shè)備的制造材料、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等都在快速發(fā)展，無損檢測技術(shù)也需不斷完善和提升。通過應(yīng)用無損檢測新技術(shù)，提升無損檢測準(zhǔn)確性和精度，實(shí)現(xiàn)更快捷、高效的無損檢測效果。目前，無損檢測技術(shù)已經(jīng)開展了許多新技術(shù)引入、融合的應(yīng)用研究，形成了包括聲發(fā)射檢測、超聲TOFD 檢測技術(shù)、紅外檢測、漏磁檢測技術(shù)等新的檢測方法，以適應(yīng)和滿足各種新產(chǎn)品、新材料以及不同使用環(huán)境的無損檢測要求。同時(shí)，無損檢測技術(shù)也開始向數(shù)字化、快速化以及規(guī)范化的方向發(fā)展，開發(fā)出高靈敏度、高可靠性、高效率的無損檢測儀器。例如：通過將圖像技術(shù)、自動化技術(shù)應(yīng)用于無損檢測技術(shù)，檢測人員能夠直觀地查看被檢測工件的缺陷，定位缺陷點(diǎn)。

6 結(jié)語

分析無損檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和檢測方法，結(jié)合無損檢測技術(shù)在石油化工建設(shè)工程的應(yīng)用，提出無損檢測單位應(yīng)完善質(zhì)量管理體系，科學(xué)選擇檢測方法，加強(qiáng)應(yīng)用無損檢測新技術(shù)的建議。