壓力容器無損檢測新技術(shù)探討

王新梅

（新疆克拉瑪依市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)所，新疆克拉瑪依 834000）

0 前言

在各個行業(yè)，壓力容器都能夠取得明顯的作用，比如：化工行業(yè)、冶金行業(yè)以及機(jī)械運(yùn)輸行業(yè)等，壓力容器都具備廣泛且有效的應(yīng)用。然而，基于實(shí)際應(yīng)用過程中，壓力容器也存在安全性問題，倘若未能對其安全性問題進(jìn)行排除，則會引發(fā)生產(chǎn)風(fēng)險事件，進(jìn)而造成人身安全以及財產(chǎn)的損失[1]。為了提高壓力容器在運(yùn)行過程的可靠性及安全性，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用非常關(guān)鍵，傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)，如超聲檢查、射線檢查以及磁粉檢查等技術(shù)，均存在不足，為了提高壓力容器無損檢測的效率及精準(zhǔn)度，鑒于此本課題針對“壓力容器無損檢測新技術(shù)”展開探討具備一定的價值意義。

1 磁記憶檢測技術(shù)分析

對于磁記憶檢測技術(shù)來說，即在對構(gòu)件磁化狀態(tài)進(jìn)行測量的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)力集中區(qū)域推斷出來的一種技術(shù)。在材料應(yīng)力集中以及疲勞損傷的檢測中，磁記憶檢測技術(shù)應(yīng)用廣泛?；谶\(yùn)行期間，壓力容易會受到諸多因素的影響，比如：溫度、壓力以及介質(zhì)等，進(jìn)而容易于應(yīng)力集中位置形成應(yīng)力腐蝕開裂以及疲勞開裂等問題，并且基于高溫設(shè)備當(dāng)中也極易發(fā)生蠕變損傷。所以，對于應(yīng)力集中區(qū)域來說，一般為構(gòu)件受到損傷的薄弱位置，并且超過二分之一的損傷以及事故主要出現(xiàn)于應(yīng)力集中區(qū)域位置。在壓力容器無損檢測過程中，合理地應(yīng)用磁記憶檢測技術(shù)，能夠?qū)⑵渲懈邞?yīng)力集中位置檢測出來，主要檢測方法為：快速地對壓力容器焊縫進(jìn)掃查，進(jìn)而將焊縫當(dāng)中具備的應(yīng)力峰值位置查找出來，并針對此位置進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)部超聲檢測以及表面磁粉檢測等[2]。從實(shí)際檢測工作角度來看，金屬磁記憶檢測技術(shù)的檢測效果很好，在檢測過程中能夠使金屬原本基本的狀態(tài)得到有效保持，進(jìn)一步將應(yīng)力集中位置受到的損壞如實(shí)地檢測出來。除此之外，值得注意的是磁記憶檢測儀器的電源通常是自帶的，因此基于檢測期間不需要應(yīng)用到火與電。倘若只針對壓力容器的外表層進(jìn)行磁記憶掃查，則還能進(jìn)行在線檢測?？傮w而言，利用磁記憶檢測技術(shù)，能夠?qū)毫θ萜鞯木唧w狀態(tài)了解出來，在對其集中應(yīng)力狀況進(jìn)行判斷的條件下，進(jìn)一步判斷壓力容器是否處于安全運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到有效檢測的效果。

2 超聲相控陣檢測技術(shù)分析

在壓力容器檢測過程中，超聲相控陣檢測技術(shù)具備很好的應(yīng)用價值，且此項(xiàng)檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣。該項(xiàng)技術(shù)在聲束偏轉(zhuǎn)上非常靈活，在聚焦性能上非常優(yōu)良。從超聲相控陣檢測技術(shù)的檢測過程來看，對若干個晶片構(gòu)成的多陣元換能器加以應(yīng)用，進(jìn)而對超聲波波束進(jìn)行接收，并在對換能器陣列當(dāng)中的各陣元發(fā)射脈沖的時間延遲加以控制的基礎(chǔ)上，對聲波抵達(dá)物體內(nèi)部某一個點(diǎn)時的相位進(jìn)行改變，從而使聚焦點(diǎn)以及聲束方向的改變得到有效實(shí)現(xiàn)，最終應(yīng)用機(jī)械掃描與電子掃描相互融合的方式，使圖像成像得到有效實(shí)現(xiàn)。和傳統(tǒng)的超聲檢測技術(shù)比較，超聲相控陣檢測技術(shù)的優(yōu)勢突出，在信噪比上更高，在超聲束上更窄，在有效探傷深度上范圍更廣，在分辨力上更高等[3]。從超聲相控陣檢測技術(shù)的發(fā)展來看，新型材料傳感器以及先進(jìn)的控制電路的應(yīng)用非常關(guān)鍵，在先進(jìn)材料及電路的應(yīng)用下，能夠使該項(xiàng)技術(shù)的效果更佳有效地發(fā)揮出來。

3 紅外熱波無損檢測技術(shù)分析

首先，對于紅外檢測技術(shù)來說，是將紅外輻射原理作為基礎(chǔ)，經(jīng)掃描記錄，或者對被檢測工件表層缺陷導(dǎo)致的溫度的改變進(jìn)行觀察，進(jìn)一步對其表面與近表面缺陷進(jìn)行檢測的一種無損檢測技術(shù)。其次，對于紅外熱波無損檢測技術(shù)來說，是近幾年才發(fā)展起來的，在實(shí)際檢測過程中，需結(jié)合被檢測物的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等要素，對有差異化的熱源進(jìn)行設(shè)計，例如：超聲波、高能閃光燈以及電磁等等，然后采取計算機(jī)控制，完成相應(yīng)的脈沖式加熱，并應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)完成對時序熱波信號的數(shù)據(jù)采集，通過專業(yè)的軟件完成相應(yīng)的實(shí)時圖像信號處理工作，進(jìn)一步將檢測結(jié)果顯示出來[4]。值得注意的是，紅外熱波無損檢測對主動式控制熱激勵的策略加以應(yīng)用，能夠展現(xiàn)出直觀、速度快以及適用范圍廣等優(yōu)勢。和一些傳統(tǒng)的無損檢測技術(shù)比較，例如：超聲檢測技術(shù)以及X線檢測技術(shù)等，紅外熱波無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢突出，適用范圍廣，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場在線檢測，安全可靠，無論是非金屬材料還是金屬材料，均具備很好的應(yīng)用價值。

4 微波無損檢測技術(shù)分析

我國航空航天事業(yè)發(fā)展迅速，隨著高性能復(fù)合材料以及陶瓷材料的使用，使得微波無損檢測的理論以及技術(shù)均具備了很明顯的發(fā)展，進(jìn)一步使微波無損檢測技術(shù)得到有效發(fā)展。對于微波無損檢測技術(shù)來說，其原理為：把在300 MHz到300 GHz當(dāng)中的某一段頻率的電磁波在被測物體上照射，在對反射波與透射波的振幅以及相位變化進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，同時對波的方式變化進(jìn)行分析，對被測物的隙縫、氣孔以及裂紋等缺陷進(jìn)行分析，進(jìn)一步對分層媒質(zhì)的脫粘、夾雜等位置以及尺寸加以確立，在對復(fù)合材料內(nèi)部密度的不均勻程度進(jìn)行嚴(yán)格檢測的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對材料內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測的目標(biāo)。

對于微波無損檢測技術(shù)來說，微波的波長較短，同時頻帶較寬，具備良好的方向性，并且在貫穿相關(guān)材料中的能力很強(qiáng)，所以此項(xiàng)技術(shù)無損掃描的效果很好，可以得出精準(zhǔn)度高的檢測數(shù)據(jù)，進(jìn)而使缺陷位置的范圍以及大小能夠精準(zhǔn)地確立下來[5]。值得注意的是，微波無損檢測技術(shù)不需要進(jìn)行特殊的分析，能夠不受時間和空間限制，即時將缺陷區(qū)域的三維實(shí)時圖像獲取出來。并且，和超聲、X射線等傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，微波無損檢測技術(shù)還能夠克服處于復(fù)合材料當(dāng)中衰減程度高以及穿透難等缺陷，進(jìn)而使微波無損檢測技術(shù)的檢測成果有效展現(xiàn)出來。

5 激光無損檢測技術(shù)分析

對于激光來說，在單色性上非常好，同時能量高度集中，并具備很強(qiáng)的方向性?；跓o損檢測當(dāng)中，激光的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)展，進(jìn)而便具備了激光超聲、激光全息以及激光散斑等的無損檢測新技術(shù)。其中，激光全息無損檢測技術(shù)，主要是在被測物體上進(jìn)行外加負(fù)荷的施加，對有缺陷位置的形變量以及其他部位不同的特點(diǎn)加以利用，進(jìn)一步完成對材料以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部有無不連續(xù)性的情況進(jìn)行判斷。而激光散斑技術(shù)，則利用被檢物體基于加載前后的激光散斑圖的疊加，進(jìn)一步在存在缺陷的位置使干涉條紋得到有效形成，最終對是否存在缺陷進(jìn)行判斷。利用激光能夠使非接觸式的高靈敏度測量得到有效實(shí)現(xiàn)，但是不能經(jīng)過非透明材料的內(nèi)部，但超聲波則可以[6]。對于激光超聲無損檢測技術(shù)來說，主要對激光束加以利用，然后對被測物體進(jìn)行輻射，引發(fā)熱膨脹，進(jìn)而使彈性超聲波得到有效形成，也就是在對激光脈沖激發(fā)與檢測超聲加以利用的條件下，使無損檢測得到有效實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)。從實(shí)際應(yīng)用角度來看，非接觸檢測為激光檢測最為明顯的優(yōu)勢，該項(xiàng)技術(shù)能夠使由于壓電換能器技術(shù)當(dāng)中受到耦合劑的影響的情況得到有效消除，在各類復(fù)雜的檢測環(huán)境中均適合應(yīng)用。此外，激光無損檢測技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對工件的在線檢測，能夠在高壓、高溫等環(huán)境下對壓力容器進(jìn)行全面的、系統(tǒng)性地?zé)o損檢測。

6 結(jié)語

壓力容器在諸多行業(yè)均得到應(yīng)用，為使壓力容器在運(yùn)行過程中的可靠性及安全性得到有效保障，需要掌握必要的檢測方法。傳統(tǒng)的射線、超聲以及磁粉等檢測方法應(yīng)用到壓力容器檢測當(dāng)中，難以發(fā)揮效果。因此，應(yīng)運(yùn)而生了一系列無損檢測新技術(shù)，包括磁記憶檢測技術(shù)、超聲相控陣檢測技術(shù)、紅外熱波無損檢測技術(shù)、微波無損檢測技術(shù)以及激光無損檢測技術(shù)。這些無損檢測新技術(shù)應(yīng)用到壓力容器無損檢測當(dāng)中，均能夠展現(xiàn)優(yōu)良的檢測成果，在判斷壓力容器是否存在缺陷以及運(yùn)行故障的基礎(chǔ)上，確保了壓力容器在實(shí)際運(yùn)行生產(chǎn)中的可靠性及安全性，進(jìn)一步為生產(chǎn)效率及整體生產(chǎn)安全性的提高奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］韋保，王世強(qiáng)，龍曄.淺談壓力容器無損檢測新技術(shù)［J］.科協(xié)論壇（下半月），2013（2）:36-37.

［2］趙熔.淺談壓力容器無損檢測技術(shù)［J］.黑龍江科技信息，2013（2）:48.

［3］顏彥.對壓力容器無損檢測技術(shù)的探討［J］.廣東科技，2012（21）:150-151.

［4］姚寧.激光無損檢測技術(shù)應(yīng)用于壓力容器檢測中［J］.激光雜志，2015（6）:90-92.

［5］王曉娟.壓力容器制造中常用無損檢測方法與應(yīng)用［J］.化工裝備技術(shù)，2014（1）:34-36.

［6］解鑫.基于壓力容器無損檢測技術(shù)的探討［J］.西部皮革，2016（18）:10.