淺談壓力容器的無損檢測

曹清源

（墾區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所北安分所 黑龍江省北安市 164095）

淺談壓力容器的無損檢測

曹清源

（墾區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所北安分所 黑龍江省北安市 164095）

壓力容器基本都是在承壓狀態(tài)下工作，并且所處理的介質(zhì)多為高溫或易燃易爆，危險性極高，因此世界各國均將壓力容器作為特種設(shè)備予以強(qiáng)制性管理。壓力容器的無損檢驗(yàn)的類型和功能也隨應(yīng)用場合的不同而隨之變化，本文對無損檢測的主要方法和檢驗(yàn)過程中的問題探討。

壓力容器；無損檢測；缺陷探察技術(shù)

1 無損檢測的主要方法

無損檢測是在非破壞條件下，對生產(chǎn)制造過程中材料、零部件和最終產(chǎn)品的質(zhì)量及性能進(jìn)行檢測與評定，以及對所生產(chǎn)的產(chǎn)品在服役期間的使用可靠性及安全性進(jìn)行評估的技術(shù)。常見的無損檢測的方法有：超聲波檢測、射線檢測、滲透檢測、聲發(fā)射檢測、磁粉檢測、管材渦流檢測法。其中超聲檢測系指采用脈沖反射式探傷儀，發(fā)射和25或5MHz頻率聲波檢測，并對其進(jìn)行等級分類的全過程。聲發(fā)射是利用材料受力作用產(chǎn)生形變，并且以以波形式產(chǎn)生應(yīng)變能的現(xiàn)象。而這種反射波正好可以反映材料的性質(zhì)。聲發(fā)射檢測是容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測，檢驗(yàn)損傷程度的一種新方法。

另外用紅外熱成像技術(shù)，探測目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、信號處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備，我們稱為紅外熱成像儀。我們?nèi)搜勰軌蚋惺艿降目梢姽獠ㄩL為：0.38 ～0.78μm。通常我們將比0.78μm長的電磁波，稱為紅外線。自然界中，一切物體都會輻射紅外線，因此利用探測器測定目標(biāo)本身和背景之間的紅外線差，可以得到不同的紅外圖像，稱為熱圖像。

2 壓力容器的無損檢測方法

壓力容器表面無損檢測應(yīng)注意以下的事項(xiàng)：除按一般壓力容器的要求進(jìn)行外部檢查外，還應(yīng)主要檢查各種閥門開閉是否正常；壓力表、液位計(jì)等安全附件是否按規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，其使用是否在校驗(yàn)期限內(nèi)；容器、管道和管閥連接處是否有泄露；貯槽的外表面（特別是外筒的頂部、底部外表面）是否有“冒汗”、“結(jié)霜”；支腿的損壞，基礎(chǔ)下沉、傾斜、開裂，緊固螺栓的完好情況。

2.1 壓力容器制造過程中采用的無損檢測技術(shù)

在壓力容器制造過程中，要求制造廠對每一臺壓力容器都要編制一套完整的工藝文件。這些工藝文件具有指導(dǎo)生產(chǎn)、保證質(zhì)量、提高效率的作用。在施工過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行已定的工藝，從下料，到成型，到焊接組裝，到壓力試驗(yàn)，每道工序的開始前和完成后，都要經(jīng)過檢驗(yàn)員檢查確認(rèn)，方可繼續(xù)，做到在制品隨工藝流程卡一同進(jìn)入下道工序。壓力容器在工廠的制造工藝過程包括球殼鋼板的切割及壓制成型，人孔、接管和支柱的焊接等；在工廠制造過程中對無損檢測的要求為球殼鋼板的超聲檢測，球殼板坡口的磁粉或滲透檢測人孔、接管和支柱焊縫的磁粉或滲透檢測；檢測標(biāo)準(zhǔn)為《壓力容器無損檢測》（JB4730-2005）。對球殼用鋼板進(jìn)行超聲檢測的主要目的是發(fā)現(xiàn)板材在冶煉和軋制過程中產(chǎn)生的白點(diǎn)、裂紋和分層等缺陷。

2.2 壓力容器使用過程中無損檢測

通過設(shè)備的失效分析表明，疲勞裂紋、磨損/腐蝕、變形是機(jī)械構(gòu)件失效的三大原因，其中疲勞裂紋以及腐蝕均可以通過周期性的無損檢測來發(fā)現(xiàn)，從而合理安排檢修時間達(dá)到狀態(tài)維修的目的。壓力容器在現(xiàn)場的組裝方法主要有散裝法和球帶組裝法等。球罐焊縫的檢測采用橫波斜探頭由罐外向罐內(nèi)檢測的方法，因?yàn)楹附咏宇^的影響以及焊縫中存在的危險性缺陷往往與檢測面垂直或成一定角度，所以要采用橫波斜探頭。檢測面選擇在球罐外表面由外向內(nèi)檢測，則內(nèi)表面焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的缺陷都位于半波程掃查的范圍以內(nèi)，因?yàn)樵诎氩ǔ谭秶鷥?nèi)聲速擴(kuò)散小、衰減小，定位、定量準(zhǔn)確，檢測靈敏度高。又由于球罐內(nèi)表面受介質(zhì)腐蝕的影響，內(nèi)表面比較粗糙、凹凸不平。打磨效果亦很難滿足檢測要求。從內(nèi)表面檢測則耦合效果差，檢測靈敏度很難得到保證，檢測質(zhì)量亦難以得到保證。而球罐外表面由于沒有介質(zhì)腐蝕的影響，同時又有防銹漆層的保護(hù)，在打磨去除防銹漆層后，外表面很容易露出金屬光澤，表面粗糙度小，耦合好，檢測靈敏度高。

3 壓力容器無損檢測中應(yīng)注意的問題

采用氣壓或氣液組合耐壓試驗(yàn)的容器，對其A類和B類焊接接頭進(jìn)行100%射線或超聲檢測。凡被補(bǔ)強(qiáng)圈、支座、墊板、內(nèi)件等所覆蓋的焊接接頭，以及先拼板后成形凸形封頭上的所有拼接接頭，應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測；對于滿足GB150.3-2011中6.1.3不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管，自開孔中心、沿容器表面的最短長度等于開孔直徑的范圍內(nèi)的焊接接頭，應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測；承受外載荷的公稱直徑DN≥250mm的接管與接管對接接頭和接管與高頸法蘭的對接接頭，應(yīng)對其A類及B類焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測。

檢測面處理的是否清潔直接影響缺陷的檢出率、影響檢測靈敏度。因?yàn)楣ぜ砻娴钠釋雍痛衷毂砻鏁绊戱詈闲Ч詫z測面打磨要求是：打磨后被檢工件的表面要完全露出金屬光澤。在檢測過程中要保證耦合劑在工件表面上處于完全潤濕狀態(tài)，在具體操作中應(yīng)兩人配合，一人刷耦合劑，一人檢測。耦合劑一次不要刷太長的距離，應(yīng)緊配合檢測人員的速度，一邊刷一邊檢測。在檢測過程中檢測人員不要著急、要保證探頭與工件表面保持良好的接觸。同時要控制好掃查速度和掃查間距以防止缺陷漏檢。檢測時環(huán)境溫度不宜太高。在夏季太陽光的直射之下，球罐焊縫表面的溫度很高，這樣就很容易使刷涂的耦合劑很快的蒸發(fā)，使耦合劑的濃度變稠、變干，這樣既影響探頭的移動速度也影響檢檢測的靈敏度。同時使檢測人員也十分燥熱，不能靜下心來進(jìn)行檢測。

4 壓力容器無損檢測的發(fā)展方向

近年來壓力容器產(chǎn)品大型化、高參數(shù)化的趨勢日益明顯，壓力容器無損檢測技術(shù)的不斷發(fā)展和深入人心。人們開始意識到提高壓力容器無損檢測技術(shù)水平，保證產(chǎn)品的安全可靠性是一個長期而復(fù)雜的過程。雖然無損檢測技術(shù)得到了迅速發(fā)展，但其發(fā)展和應(yīng)用水平仍有相當(dāng)大的距離。其中有技術(shù)上的也有管理上的問題，應(yīng)正視這些問題。同時，還應(yīng)充分認(rèn)識到無損檢測方法的局限性，要以創(chuàng)新的精神推動該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展?？傊?，隨著科技的發(fā)展和建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督力度的加強(qiáng)，無損檢測技術(shù)在建設(shè)工程中的作用將日益明顯，正在成為工程質(zhì)量控制、檢測的重要手段之一，在今后的工程建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)語

作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，無損檢測同時是一種耗費(fèi)技術(shù)資源的工作，影響無損檢測的可靠性還有無損檢測人員技術(shù)水平和工作責(zé)任心。收稿日期：2015-12-1

TH878

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1004-7344（2016）01-0236-01