壓力容器無損檢驗中的渦流檢驗技術

木合塔爾·買買提依明，阿里瑪斯·阿里木

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設備檢驗研究院，新疆烏魯木齊830011）

壓力容器無損檢驗中的渦流檢驗技術

木合塔爾·買買提依明，阿里瑪斯·阿里木

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設備檢驗研究院，新疆烏魯木齊830011）

在實際生產(chǎn)中，對壓力容器的檢驗，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的主要措施，常規(guī)手段一般都會對容器有所損壞。由于絕大部分在用壓力容器不能進行有損的檢驗，所以壓力容器無損檢驗技術被廣泛運用，其中的渦流檢測技術在實際生產(chǎn)中具有相當好的效果，非常適用于壓力容器的無損檢驗。

壓力容器；無損檢驗；渦流檢驗

換熱器是常見的壓力容器，通常用于石油、化工、供熱等行業(yè)。管殼式是最常見的換熱器結構，換熱金屬管是換熱器的必用元件，但是換熱器的管殼中具有流動的高壓、高溫、易燃、易爆和有毒介質(zhì)等，容易對金屬管造成沖蝕和腐蝕，因此及時檢測和控制新制換熱管的質(zhì)量，對換熱器的安全運行來說十分重要。而目前的檢測技術來說，渦流檢測是最主要的檢測方式，具有效率高，精度高等優(yōu)點，對節(jié)省工作時間和提高生產(chǎn)效率有很大幫助。

1 渦流檢驗技術的概述

渦流檢測技術是工業(yè)上無損檢測的方法之一，在一個線圈中通入交流電，那么線圈中的電流不會發(fā)生變化，如果把這個通電的線圈靠近工件，此工件中就會出現(xiàn)渦流現(xiàn)象，通電線圈中電流也會出現(xiàn)變化，工件中渦流的大小會受到工件中缺陷的影響，同理，通過電圈中電流的變化也可以判定出工件中是否存在缺陷。

渦流技術的優(yōu)勢是使用渦流檢測時，線圈并不需要與被測物體進行接觸，就可以進行檢測，速度快，效率高，有利于實現(xiàn)檢測的自動化。其缺點是對形狀復雜的工件，檢驗效果不好，檢測范圍小，只能對導電材料的表面和近表面缺陷進行檢測，檢測容易受影響[1]。

2 針對新制鐵磁性鋼管的渦流檢測

控制鋼管成品的質(zhì)量是鋼管生產(chǎn)中最重要的目的，而為了保證質(zhì)量，進行檢測必不可少，目前最有效的手段就是渦流檢測。新制鋼管表面一般都會存在裂紋和通孔等，而這些缺陷很難通過簡單的觀察發(fā)現(xiàn)，所以渦流檢測的作用就體現(xiàn)出來。通孔和裂紋的檢測方法不同，不同之處在于線圈，檢測通孔采用的線圈方式是穿過式，而扁平放置式線圈則一般不適用于對通孔的檢測，另外一種方式是扁平放置式，這種方式對表面裂紋的檢測效果很好。磁場強度會對鋼管的磁導率產(chǎn)生影響，在不同的磁場強度下，鋼管的磁導率也會有所不同。所以針對鐵磁性鋼管的檢測，需要使用其他的輔助裝置，也就是磁飽和裝置，它的主要作用就是對檢測區(qū)域施加磁場，維持鋼管的磁導率的正常[2]。

2.1 對鋼管的多種檢測方法

使用穿過式線圈對鋼管進行檢測時，通常使用多線圈的結構。鋼管的最大外徑一般≥180 mm，檢測的靈敏度和距離有很大關系，當檢測線圈靠近鋼管表面時靈敏度最高。隨著鋼管和線圈之間距離逐漸的增加，其靈敏度相應地變低。焊接鋼管一般存在的問題在焊縫上，焊縫表面經(jīng)常會有裂紋出現(xiàn)，對焊縫表面的裂紋的檢測，也需要渦流檢測，常采用的是扁平放置式扇形線圈進行檢測。為了能使焊縫在偏轉(zhuǎn)的情況下也能正常掃查，放置式線圈需要有足夠的寬度，所以把探頭做成了扇形。

2.2 試樣對比是渦流檢測的重要環(huán)節(jié)

試樣對比對渦流檢測十分重要，進行試樣對比的一個重要目的就是對渦流儀器的靈敏度進行調(diào)試和調(diào)節(jié)，以確保渦流檢測的精準。在進行對比試樣的選擇時，也有很多需要特別注意的地方，要求試樣要與被檢對象具有相同性能、狀態(tài)等特征，另外規(guī)格和牌號等也要盡量相同或相近。對比試樣上采用的人工缺陷通常會選擇刻槽和通孔。通孔在的制作時需要注意在試樣鋼管上要均勻分布3個通孔，如果是焊接鋼管，還要注意有一個通孔必須要位于焊縫上，其次在對比試樣鋼管端部位置[3]，需要加工出兩個通孔，且這兩個通孔的尺寸要完全相同，其主要作用是用于對端部效應的檢測。

可見，采用渦流檢測新制鐵磁性鋼管檢測可以獲得鋼管的導電率、缺陷，材質(zhì)情況，以及尺寸等，且檢測效果較好。

3 新制非鐵磁性金屬管的渦流檢測

非鐵磁性金屬管種類多，常用的金屬管有銅合金、鋁合金和鈦合金無縫管等。對新制管材進行檢測的方式一般也為渦流檢測，因為渦流檢測能高效檢測出非磁性金屬管上存在的多種缺陷。對鐵磁性金屬管的檢測與非鐵磁性金屬管不同，對于鐵磁性金屬管的檢測，通常使用外穿過式線圈，在對非鐵磁性金屬管進行渦流檢測中，不需要磁飽和裝置的輔助，但如果檢測對象是銅鎳合金管材，同樣會用到磁飽和裝置。總之，采用渦流檢測對新制非鐵金屬管檢測，檢測步驟比較簡便，效率高，可以檢測出各種類型的缺陷。

4 對在用換熱器鐵磁性鋼管的檢測

由于在用換熱器管的狀態(tài)和性質(zhì)與新制鋼管有較大的差異，所以其檢測方式和使用的儀器也有很大不同，位移能采用的方式是使用內(nèi)穿過式探頭，一旦遇到鋼管的口徑較小的情況，就會對磁飽和裝置的使用造成阻礙，使檢測難以高效進行。因此對于在用換熱器鐵磁性鋼管的檢測，通常不使用常規(guī)的渦流檢測技術，目前主要采用遠場渦流的方式對其進行檢測，效果較好。

4.1 檢測設備要求

遠場渦流檢測儀器通常采用低頻激發(fā)，頻率范圍為10 Hz~5 kHz，探頭內(nèi)設置有兩種線圈，一種是檢測線圈，另一種是遠場渦流激勵線圈，兩種線圈相隔的距離為管內(nèi)徑的兩到三倍。

4.2 檢測過程

首先要做的是對在用鐵磁性鋼管內(nèi)表面進行清洗，使用遠場渦流檢測對比試樣時，先要對頻率和參數(shù)進行調(diào)整，對電磁場進行檢測是否能夠穿透管壁。儀器的連續(xù)平衡速率要與探頭的移動速度相適應，這樣做的目的是使系統(tǒng)的靈敏度達到監(jiān)測要求。檢測時要保持探頭的速度平穩(wěn)。使用從遠場渦流檢測對比試樣獲得的數(shù)據(jù)作為缺陷檢測的標準，用來判斷被檢管是否存在缺陷。

采用遠場渦流檢測技術來檢測在用換熱器鐵磁性剛管，解決了常規(guī)檢測方法中所遇到的問題，檢測精度高。

5 焊縫表面裂紋的渦流檢測

金屬壓力容器在長時間的使用后，一般都會出現(xiàn)不同情況的缺陷，金屬壓力容器由于經(jīng)常受疲勞載荷、各種應力，還會受到內(nèi)部工作介質(zhì)或外部工作環(huán)境的作用，在焊縫和熱影響區(qū)這些位置非常容易出現(xiàn)各種各樣的缺陷，例如會產(chǎn)生不同程度的腐蝕和開裂等。目前對其表面裂紋檢測最有效的方法有兩種，一種是滲透檢測，另一種是磁粉檢測。這兩種檢測方法的精準度都很高，檢測結果較為準確。但是這兩種方法都有一定的局限性：檢測時對檢測區(qū)域的表面有一定要求，那就是其表面必須要進行打磨處理，因為容器表面有很多噴涂、油漆等氧化物或者防腐層，只有在去除這些雜質(zhì)之后才能進行有效檢測。在實際的生產(chǎn)檢測中，打磨會增加壓力容器檢驗的時間和費用，降低生產(chǎn)效率，還會減小了壓力容器焊縫部位殼體的壁厚，容易破壞容器或者使容器失效。

排除了滲透檢測和磁粉檢測的方法，渦流檢測成了最佳選擇，使用渦流檢測技術可以不對容器表面進行打磨。雖然這樣，但常規(guī)渦流方法仍然無法對焊縫裂紋起到很好的效果，主要原因是高溫熔合時，焊縫會產(chǎn)生鐵磁性變化，焊縫的表面會有磁干擾，在磁干擾影響下，檢測無法有效進行。為了解決這些問題，基于復平面分析的金屬材料焊縫渦流檢測技術被推廣和投入使用，這種技術解決了焊縫檢測時的多種問題，對焊縫檢測十分有效。

最新推出的渦流檢測技術對金屬焊縫的檢測更加方便，且突破了其他檢測方法的局限性，效果良好。

6 結束語

壓力容器無損檢驗技術已經(jīng)被成熟運用于生產(chǎn)和實驗中，其中運用渦流檢驗技術檢驗壓力容器的技術也在逐漸成熟。壓力容器使用過程中的渦流檢測技術包括鐵磁性鋼管渦流檢測技術和非鐵磁性金屬管材的渦流檢測技術。

[1]李世偉，柏勇，孫茂榮，等.反應堆壓力容器主螺栓螺母超聲檢測控制軟件的設計與實現(xiàn)[J].機械與電子，2014，（9）：71-73.

[2]丁俊萍.壓力容器無損檢測技術探討[J].城市建設理論研究，2013，（10）：20-20.

[3]馬成軍.對壓力容器無損檢測技術應用的探討[J].化工管理，2015，（23）：166-166.

Pressure Vessel Nondestructive Inspection Eddy Current Testing Technology

MU HE ta er·mai mai ti yi ming，A Li masi·a li mu
（Special Equipment Inspection Institute of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi Xinjiang 830011，China）

In actual production，the inspection of pressure vessels is the main measure to ensure the quality of products，conventional means generally the container is damaged. Since most of the pressure vessel can not be detrimental to the test，so the pressure vessel non-destructive inspection techniques are widely used，including eddy current testing technology and have achieved very good results in actual production，ideal for non-destructive testing of pressure vessels .

pressure vessel；non-destructive testing；eddy current inspection

T H878

A

1672-545X（2016）09-0194-03

2016-06-07

木合塔爾·買買提依明（1987-），男，新疆烏魯木齊人，本科，助理工程師，研究方向：壓力容器渦流檢測。