壓力容器的無損檢測技術(shù)解析

時傳興 陸寧 商紅健

摘要：壓力容器的制造與維修檢測是為了保證壓力容器的質(zhì)量以及維修管理的有效性，同時也是保證壓力容器安全的重要環(huán)節(jié)。為了能夠有效防止壓力容器發(fā)生質(zhì)量故障問題，通過對壓力容器進(jìn)行多種無損檢測技術(shù)檢驗(yàn)從而防止壓力容器出現(xiàn)失效故障。本文主要從當(dāng)前最為常用的四種無損技術(shù)進(jìn)行研究出發(fā)，針對具體不同的無損技術(shù)的運(yùn)用方式，分別進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：壓力容器；無損檢測；技術(shù)；制造維修

利用多種無損檢測技術(shù)對壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)的目的是為了防止壓力容器發(fā)生失效爆炸事故，因此無損技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是對于失效現(xiàn)象的防止和預(yù)防。無損技術(shù)，顧名思義，就是在不損壞壓力容器的前提下，利用相應(yīng)的物理的方法和高科技手段裝備，對于具體的容器內(nèi)部構(gòu)造性質(zhì)進(jìn)行測試的一種技術(shù)。

1.射線無損檢測技術(shù)

射線無損檢測技術(shù)是一種較為常用的無損檢測方法，它適用于壓力容器的外殼相互連接對口部位的焊接處的內(nèi)部缺陷檢測。一般我們經(jīng)常使用的是x射線探傷機(jī)、y射線源和電子直線加速器這些檢測設(shè)備，我們可以利用x射線探傷機(jī)可以對厚度小于80mm的鋼板進(jìn)行檢測，而y射線源的檢測厚度則在20mm～100mm之間，加速器的檢測厚度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這兩種設(shè)備，最高可達(dá)400mm。

當(dāng)前我們主要使用的設(shè)備是x射線探傷機(jī)，通過利用x射線對鋼板厚度小于80mm的壓力容器焊接裂縫處進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測。因?yàn)樯渚€無損檢測方法不需要使用到很高的管電壓，所以它的工作操作和施工條件都比較簡單。在對球形壓力容器進(jìn)行檢測時，我們一般采用標(biāo)記Se同位素的方法利用y射線源進(jìn)行無損檢測。很多時候，射線無損檢測技術(shù)還可以作為一種補(bǔ)充檢測技術(shù)，因?yàn)樵趯毫θ萜鬟M(jìn)行超聲檢測時會有很多細(xì)小的問題無法發(fā)現(xiàn)解決，所以，我們還可以利用射線無損檢測對這些缺陷進(jìn)行返修工作提供依據(jù)。

2.超聲無損檢測技術(shù)

超聲無損檢測技術(shù)是一種主要依靠物理機(jī)械波工作的無損檢測技術(shù)。在這種無損檢測技術(shù)中使用的機(jī)械波的頻率范圍一般都是超出人耳的聽覺范圍的，而且大都具有強(qiáng)勁的穿透力，但是它對人體傷害較小，而且能夠快速檢測出缺陷所在。很多時候在利用這些技術(shù)對壓力容器進(jìn)行實(shí)際的無損檢測時，通常難以判明壓力容器具體的缺陷。這樣很容易造成生產(chǎn)者對于產(chǎn)品的一些危險性缺陷產(chǎn)生忽略，難以將其具體的修復(fù)完善。針對這一問題，我們通過將超聲數(shù)字化信號處理和模式識別技術(shù)相結(jié)合，對具體的缺陷處進(jìn)行量化分析，這樣就可以準(zhǔn)確對構(gòu)件缺陷進(jìn)行有效評估。

超聲無損檢測技術(shù)主要應(yīng)用于無縫鋼管的檢測。一般來說，在檢測時，主要針對的是其橫縱雙向的缺陷檢測。檢測時，我們需要在無縫鋼管的一側(cè)傾斜注入超聲波束源，讓其在無縫鋼管內(nèi)呈現(xiàn)鋸齒形態(tài)傳播。一般超聲設(shè)備的探頭頻率是在2.5MHZ-5MHZ左右，檢測時的回波高度應(yīng)該是光屏滿刻度的80%。如果檢測結(jié)果中，缺陷回波幅度等于或大于對比的人工缺陷回波，則其屬于不合格產(chǎn)品，反之，則是符合的產(chǎn)品。對于不合格的產(chǎn)品，超聲檢測出問題后進(jìn)行修復(fù)處理，隨后再利用超聲無損檢測技術(shù)檢測其質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。

目前TOFD技術(shù)是一新的超聲技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于特種設(shè)備、船舶、承壓設(shè)備的無損檢測中，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）缺陷定位精度高、檢出能力強(qiáng)，且通過計(jì)算機(jī)，以數(shù)字形式永久保存檢測數(shù)據(jù)，檢測安全；（2）在線得到檢測結(jié)果，保存數(shù)據(jù)為以后檢測的對比分析提供方便；（3）使用成本低，且相比于射線檢測后，對人體無傷害，并可進(jìn)行交叉作業(yè)，工作效率高；（4）可靠性強(qiáng)，聲束角度不對衍射信號波幅產(chǎn)生影響，因此，利用TOFD技術(shù)可有效發(fā)現(xiàn)設(shè)備各方向的缺陷，具有較高的缺陷檢出率；（5）穿透性高，可檢測球罐、管道環(huán)焊縫等，檢測范圍廣、效果好，且作業(yè)強(qiáng)度小，對環(huán)境無污染。

3.磁粉無損檢測技術(shù)

磁粉無損檢測技術(shù)又稱為磁粉檢驗(yàn)或者磁粉探傷技術(shù)，它主要利用的是被磁化后的鐵性材料產(chǎn)生的不連續(xù)的漏磁場物理效應(yīng)。這種漏磁場主要通過吸附容器表面的磁粉，形成可以用肉眼看見的磁場痕跡。我們通過這種磁痕的位置分布和它產(chǎn)生的相應(yīng)形狀，最終檢測出缺陷所在。磁粉無損檢測技術(shù)能夠直接展現(xiàn)出缺陷的問題所在，比如其大小、形狀位置以及問題的性質(zhì)。這種方法的靈敏度和靈活性都很高，不會輕易受到具體物件大小的影響，即使是再小的納米級的裂紋也可以通過這種方法檢測出來。在所有的無損檢測的技術(shù)中，磁粉無損檢測技術(shù)的成本是最低廉的，工藝雖然較為簡單，但是它的速度也是較為快速的。但這種方法只能用于鐵磁性材料，可探測的深度較低，當(dāng)磁化方向繁多復(fù)雜時，就不能夠準(zhǔn)確確定缺陷的具體位置和深淺寬度。檢測完畢后，還需要做退磁和清洗的工作，保證試件表面不可以其他粘附物，總體后續(xù)步驟較為復(fù)雜。

對壓力容器進(jìn)行磁粉無損檢測技術(shù)時，主要針對的是壓力容器的焊縫處，但是在這種情況下，因?yàn)闊o法使用專業(yè)的固定式設(shè)備，所以大多采用分段式探傷，當(dāng)前主要有磁軛法、交叉磁軛法、觸頭法、線圈法四種分段探傷方法運(yùn)用在壓力容器檢測上。所有方法中，磁軛法是應(yīng)用最為廣泛的，它對設(shè)備的要求和操作的工序都比較簡單。利用磁軛對角焊縫處進(jìn)行檢測，可以對同一部位至少做兩次以上的檢測，對于不同方向上的缺陷都可以進(jìn)行探傷，但這種方法嚴(yán)密度不夠，很容易造成漏檢現(xiàn)象。在對壓力容器進(jìn)行定檢中還會經(jīng)常用另一種方法，它就是交叉磁軛法。交叉磁軛法的旋轉(zhuǎn)速度和它的靈敏檢測效率上都比磁軛法的成功率高。交叉磁軛法可以一次性檢測出此磁軛法所不能發(fā)現(xiàn)的問題，可以對較長的焊縫處進(jìn)行探傷活動。觸頭法利用的主要是單向磁化方法，利用磁粉設(shè)備的電極間距調(diào)整，對壓力容器的詳細(xì)探傷部位進(jìn)行靈敏度檢測。線圈法主要的檢測部位是管道圓周及其管道角落的焊縫處，它利用縱向磁化反應(yīng)，最后發(fā)現(xiàn)問題部位的縱向裂紋。在這四種方法中，我們一般最常用的還是是磁軛法和交叉磁軛法。

4.滲透無損檢測技術(shù)

滲透無損檢測技術(shù)主要是以毛細(xì)作用原理為基礎(chǔ)的一種表面檢測缺陷的無損檢測方法，這種技術(shù)的利用的是將一種特制的液體涂抹在缺陷處進(jìn)行滲透作用。這些液體對我們?nèi)庋劭床灰姷牧鸭y和凹槽進(jìn)行滲透，等滲透液填滿并滲透完畢后，只要等其干透后，我們就可以根據(jù)液體所顯示出的痕跡，找到缺陷的具體所在之處。滲透無損檢測方法的主要使用部位是在壓力容器制造過程中焊縫處和表面開口處。在對壓力容器進(jìn)行在役檢測時，應(yīng)該注意壓力容器的具體工作環(huán)境和可能影響檢測的因素。雖然這種檢測方法的具體操作十分簡便，所需要用到的工具設(shè)備也很簡單，費(fèi)用十分低廉，還可以用于很多大型的不規(guī)則的工件檢驗(yàn)，但是它只能檢測出暴露在工件表面的缺陷處，對于深層次的內(nèi)部缺陷無法檢測出來。

5結(jié)束語

總而言之，通過多種無損檢測技術(shù)可以保證壓力容器在制造維修中產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。但在壓力容器的實(shí)際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)者必須根據(jù)壓力容器的具體材料和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行性相適應(yīng)的無損檢測工作。當(dāng)然，在進(jìn)行無損技術(shù)檢測工作時，應(yīng)該注重檢測的時機(jī)把握，保證壓力容器的缺陷的問題之處能夠被檢測出來，對于檢測出的缺陷之處，及時進(jìn)行修復(fù)工作，最終確保壓力容器可供安全使用。

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