試析射線檢測技術在壓力容器檢驗中的應用

＊曾 輝

（廣州廣重企業集團有限公司 廣東 511496）

壓力容器隸屬于特種設備范疇，極容易引發爆炸、中毒等問題，執行相應的安全檢測操作顯得尤為重要。在應用無損檢測技術時，主要是針對被檢測對象。當材料內部出現異常問題，相關人員可根據反應變化特點，如熱、聲等，以及工程材料、零部件等探測，確定缺陷的具體性質和形狀，避免材料和設備出現問題。從以往工作開展中能夠看出，常見的無損檢測方式有射線檢測、超聲波檢測等，其中，射線檢測的應用價值和優勢十分明顯。

1.射線檢測的物理基礎及X射線照相法原理

(1)射線檢測的物理基礎

X射線產生于X射線管之中，該類射線管屬于真空管，主要涉及到的內容有陰極和陽極，陰極材料為鎢絲，陽極為靶。當管電壓加入后，陰極將會釋放很多電子，電子被加速后逐漸靠向陽極，并以很大速度撞擊靶，撞擊過程會失去很多動能，大部分動能會轉變為熱能，只有很少一部分會發展為X射線。當X射線通過物質后，部分光子會與物質出現相互作用，其中最為常見的形式有光電效應、康普頓效應等。少數光子會被物質吸收，還有一些光子會被物質散射出去，加強射線的穿透強度。當X射線透過一定厚度物體之后，透照射線之中同樣會包含一次射線、散射線等。窄束射線之中，能夠到達檢測器的只有一次射線，寬束射線除了一次射線外，還涉及到一些散射線。

(2)X射線照相法的原理

射線檢測主要是針對物質內部宏觀幾何缺陷進行探測，借助于膠片對信息進行記錄，同樣屬于無損檢測范疇。射線在穿透物體階段，能夠與物質發生相互作用，受吸收及散射因子影響，強度也會逐漸減弱。之所以會出現這種情況，主要是受以下兩個因素影響：第一，物質的衰減系數；第二，穿透厚度。當射線穿透物體后，缺陷部分和測試片自身射線強度會與試樣自身衰減系數不一致。當膠片與膠片敏感之后，膠片上的部分黑度也會產生明顯不同。工作人員可借助觀察燈，了解黑度差異構成的不同形狀圖像內容，并根據圖像判斷缺陷情況，最終確定測試件的質量。

2.射線檢測優勢和缺陷

射線檢測優缺點主要體現在以下幾方面：第一，射線檢測的主要記錄介質為底片，更具直觀和真實性效果，能夠保存的期限較長；第二，依靠底片的黑度差，可以讓工件內部缺陷得到更好反應，明確缺陷大小及形狀，確定缺陷的具體位置；第三，在底片幫助下，工作人員可執行氣孔、夾渣及未焊透等問題的檢測，需要注意的是，如果透照角度不合適，裂紋及未熔合問題很容易出現漏檢；第四，該檢測方式適合在厚度較薄工件檢測上進行應用，并不適合厚度較大的工件；第五，適合針對板管對接焊縫、管座角焊縫及管板角焊縫問題進行檢測；第六，由于射線檢測需要完全穿透工件，部分工件內部結構條件復雜，很可能會對X射線透照產生限制；第七，透照工件具備一定厚度，但只能通過底片影響進行判斷，無法在厚度上對缺陷問題進行準確定位；第八，對應的檢測成本較高；第九，X射線自身具備一定的輻射性特點，一旦出現超劑量應用，便容易引發人體的放射性損傷，因此，在執行X射線照相操作時，相關人員必須做好防護。

3.常見的壓力容器無損檢測技術

(1)超聲波檢測技術

對于常見的超聲波檢測的應用，其主要依據設備發出的超聲波在介質中來回反射所接受的信號不同。在超聲波傳遞過程中，會有對應的衰減現象出現，相關人員可根據超聲波衰減情況分析，了解設備表面是否出現問題。實際應用階段，超聲波檢測技術能夠對焊縫內部隱藏缺陷進行有效檢測，明確壓力容器高壓螺栓的潛在質量問題。另外，該檢測技術具備較高的指向性和靈敏度，檢測速度極快，但其對應的定量表征準確性不足。超聲波檢測原理圖如圖1所示。

圖1 超聲波檢測原理圖

(2)滲透檢測技術

在使用滲透檢測技術對容器進行檢測時，首先，需要使用特定的滲透液均勻涂抹在需要檢測的工件表面，再配合使用相應的顯示劑用來確定需要檢測位置是否會出現顯色現象，以此達到檢測工件是否有工藝缺陷。需要檢測的容器表面需要具有浸潤效果，如果壓力容器存在缺陷，那么能夠為液體進入到壓力容器殼體創造前提條件，后續，工作人員需要將壓力容器表面滲透液及時擦除，應用顯像劑等，用以檢測壓力容器的實際情況，如果發現滲透液殘留，證明滲透液所在位置存在明顯的缺陷問題。相比之下，滲透檢測技術具備操作簡單、費用低等優勢，但無法將表層以下的缺陷問題檢測出來，只能明確開口暴露于表面的缺陷問題，還容易對工件所在環境產生影響。

(3)磁粉檢測技術

壓力容器在應用時，往往存在一些應力集中區域，此時，工作人員可依靠磁記憶檢測方式進行檢測，確保表面裂紋、內部裂紋等能夠得到順利突顯。總的來說，磁粉檢測技術是日常中常用的檢測技術，但是此類技術在應用中還需要結合其他無損檢測技術相互配合進行相應檢測。相比之下，磁粉檢測技術涉及到的裝置和儀器內容十分簡單，操作性較強。與此同時，還能將各種問題展示出來，該特點與射線檢測技術類似，相關人員可根據觀察結果，確定壓力容器質量問題出現的具體位置。實際上，磁粉檢測技術可依靠自身所產生的磁場，將缺陷內容直觀反應出來，檢測優勢十分明顯。需要注意的是，非磁鐵材料制造的壓力容器檢測，該技術很難呈現出較高的應用價值。因此，針對檢測對象的選擇，工作人員應按照相關要求進行。

(4)聲發射檢測

聲發射技術屬于是常見的無損檢測手段之一，應用時能夠呈現出明顯的動態性優勢，相關人員可從生發射信號對應的裂縫角度著手，為裂紋所在區域以及狀態判定提供幫助，在提升壓力容器安全檢測效率同時，保證壓力容器安全性能得到良好優化，便于后續工作的開展。

4.射線檢測技術在壓力容器檢驗中的應用

(1)壓力容器焊縫缺陷評估

要想提高壓力容器的制造水平，在焊接質量檢查方面，可引入無損檢測方式，具體操作時，工作人員可從檢測目的著手，確定最佳檢測時機。例如，在封頭壓制成型之后，可立即開展封頭拼接過程的焊縫檢測操作，提升缺陷檢查效率。反觀拼接焊縫，可通過100%射線或者是超聲波檢測進行。實施階段，工作人員可根據下料、小板拼接大板、成型及無損檢測的順序執行，提升成型合格率。大多數情況下，焊縫周圍往往會出現一些裂紋，在檢測時，工作人員可利用綜合檢測模式。例如，在超聲波檢測壓力容器焊縫時，管理者可了解探頭傾斜角度的變化情況，當探頭傾斜角度較大時，極容易導致波程大幅增加，增加波能消耗，最終影響到探傷靈敏度。如果探頭傾斜角度較低，裂紋等問題也很難被反應。針對焊縫掃描死角，管理者同樣需要提高關注度，尤其是當探頭做鋸齒形運動階段，傾斜角度需要得到合理調整。總的來說，在設備的焊縫掃描階段，設備對位置的掃描與掃描訊號有著十分緊密的關系，其中超聲波發射面焊縫波紋位置是主要集中區域，此時，工作人員可在附近涂抹一些耦合劑。需要注意的是，針對焊接接頭熱影響區的掃描，與焊縫區域的缺陷類型差異性明顯，稍有不慎，便會對潛在缺陷判定產生影響。

(2)壓力容器安全管理

執行承壓設備內部缺陷檢測任務時，射線檢測較為常見，尤其是在體積性缺陷檢測方面體現的更加明顯。為了確保壓力容器安全檢測水準得到提升，人們應確保X射線強度長期保持均勻狀態，當射線透過被檢測物體后，存在缺陷部位與五缺陷部位之間所呈現出的射線吸收能力完全不同。其中，有缺陷部位的射線強度更大，相關人員可根據該特性，判斷工件中是否存在缺陷情況。另外，從射線照相技術檢測對象分析結果中能夠看出，常見內容有尺寸不同的容器、管子接頭等等，而射線檢測技術能夠對該類逐漸缺陷內容進行準確判斷，應用價值較高，常見缺陷類型包括裂紋、氣孔等。

(3)射線檢測底片復評抽查的質量控制

在執行射線探傷任務時，經常會遇到底片質量較差的問題，最終對底片評定帶來極大影響。之所以會出現該問題，主要是由于人們對深度試塊的選擇不夠重視，進而引發根部咬邊等缺陷。為了規避上述現象，相關人員應做好以下幾方面工作：首先，明確一些重要缺陷的特點。其次，檢測人員可根據現場交底工作要求，確定射線檢測比例，以及相關內容，保證底片復審工作正常開展。最后，射線檢測報告審查時，相關人員應重點關注壓力容器片號及缺陷類型等，一旦發現具體結果與相關要求不相符，工作人員應及時進行返修操作，重點關注報告內容是否全面，以及焊口是否滿足各項要求。

(4)射線檢測工藝的監督檢驗

射線檢測工藝的監督檢驗工作開展主要包括以下幾方面：第一，專用操作指導書的抽查和檢測。工作人員在執行具體任務內容時，應確定壓力容器的對應檢測比例等內容，通過射線操作指導書抽查，保證通用工藝規程覆蓋范圍能夠得到提升，對于操作指導書內容填寫，需要由II級或者是III級工作人員進行；第二，了解射線透照幾何方式的選擇情況。在透照方式選擇上，工作人員可按照透照靈敏度等內容，執行多方位、多角度分析，實際實施過程中，也要強化單壁透照模式應用力度，雙壁透照方式作為備用選擇；第三，檢測過程控制的監督檢驗。該項工作執行上，可同樣以檢驗人員角度為出發點，提升對射線拍片操作質量及底片質量的控制力度。為了讓射線拍片操作質量控制水準不斷提升，相關檢驗人員需要遵循工藝指導書中的各項要求，避免檢測質量出現問題。對于底片評定質量控制操作，主要由II級工作人員負責，還要建設好評片室環境，讓觀片燈光照強度滿足具體要求，之后確定底片質量檢查程序。當初評工作完成后，工作人員還要進行復評。復評階段，倘若最終結論與初評不相符，工作人員應與初評人員進行交流，通過復拍片等方法，執行二次驗收操作。如果出現超標缺陷，工作人員可與之前的檢驗員進行交流，為后續復拍工作的確定提供依據。

5.結論

針對壓力容器安全檢測工作的開展，射線檢測技術應用顯得尤為重要，現階段，射線照相檢測技術和射線實時成像檢測技術優勢較為明顯，具備較高的應用成熟度，但從具體應用角度來說，依舊存在很多不足。由于檢測方式不同，對應的工作原理差異明顯，相關人員應明確不同技術的檢測范圍，呈現出更好的檢測效果。在后續發展方面，射線檢測技術在壓力容器檢驗中的應用深入度還會繼續提升，相關研究人員應根據實際需求，制定新的檢測程序和手段，突出更好的檢測效果。