壓力容器焊縫無損檢測(cè)方法的比較

吉 嘉

（上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司，上海 201518）

壓力容器焊縫無損檢測(cè)方法的比較

吉 嘉

（上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司，上海 201518）

壓力容器在工業(yè)上用途十分廣泛，焊縫質(zhì)量關(guān)系到壓力容器的質(zhì)量和安全。通過介紹常用的幾種無損檢測(cè)方法的原理，比較其優(yōu)缺點(diǎn)，并研究其優(yōu)化性能，使其優(yōu)化性能能夠應(yīng)用于合適的工作場(chǎng)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，最終達(dá)到高效、準(zhǔn)確地檢測(cè)壓力容器焊縫的效果。

壓力容器；無損檢測(cè)；性能比較

壓力容器在工業(yè)上用途十分廣泛，用于完成反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱、貯存等工藝流程。因其密閉承壓，并且里面介質(zhì)多為易燃易爆品，一旦發(fā)生泄漏會(huì)造成很大危害。鑒于壓力容器的特殊性，對(duì)其生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)每個(gè)部件要求都非常嚴(yán)格，尤其是焊縫焊接質(zhì)量關(guān)系到壓力容器的運(yùn)行安全。

目前對(duì)于壓力容器焊縫質(zhì)量無損檢測(cè)最主要的方式有超聲波探傷、射線探傷、磁粉探傷、著色探傷和滲透探傷等，其中超聲波探傷、射線探傷和磁粉探傷是無損檢測(cè)最主要的三種方式，在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 常用無損檢測(cè)方法原理及其比較

壓力容器所使用的焊縫技術(shù)自身有著很多優(yōu)點(diǎn)，沒有缺陷的焊縫能夠有效地保證壓力容器的質(zhì)量與安全，但人們?cè)谑褂眠@種技術(shù)的過程中也發(fā)現(xiàn)了其自身的缺陷，主要分為表面和內(nèi)部缺陷。其中表面缺陷表現(xiàn)為有氣孔、沒有焊接充分和具有咬邊等，而內(nèi)部缺陷表現(xiàn)為焊接有夾渣和裂紋等現(xiàn)象[2]。具體影響焊接質(zhì)量的因素則有很多，如表1。

表1 導(dǎo)致綜合焊縫缺陷可能的因素分析Tab1 Analysis of the factors of comprehensive weld defect may cause

焊縫無損檢測(cè)技術(shù)，是指在不損害被檢測(cè)對(duì)象前提下，對(duì)其焊縫進(jìn)行缺陷檢測(cè)。下面介紹目前廣泛應(yīng)用的幾種壓力容器無損檢測(cè)技術(shù)：

1.1 射線探傷

射線探傷運(yùn)用的方法是其穿透性及其直線性而進(jìn)行探傷檢測(cè)。射線探傷首先起作用的是射線發(fā)生器發(fā)出射出穿透金屬的構(gòu)件。這些特殊的射線能夠讓照相底片具有可感光性能，因?yàn)檫@些射線用肉眼是看不見，所以它用特定的接收器進(jìn)行接收[3]。射線照相原理見圖1。

圖1 射線照相原理圖Fig1 The principle diagram of radiography

常用探傷的射線有X射線光，及運(yùn)用同位素的發(fā)出的γ射線進(jìn)行探傷，兩種方法分別稱為X光探傷和γ射線探傷[4]。當(dāng)這兩種射線在穿過物質(zhì)時(shí)，如果物質(zhì)密度越大，射線強(qiáng)度受阻度越多，即射線對(duì)該物質(zhì)的穿透性就越小。此時(shí)如運(yùn)用照相底片來接收，則照相底片的感光度就越小，如用接收儀器收獲信號(hào)，那么接收的信號(hào)就越弱。

射線探傷的優(yōu)點(diǎn)為能夠確定缺陷的大小，形狀，適合比較精細(xì)的內(nèi)部探測(cè)，并且底片易保存。其缺點(diǎn)是對(duì)人體有一定傷害，因此應(yīng)注意防輻射。

1.2 超聲波探傷

超聲波探傷運(yùn)用了超聲波可探入金屬器材的深處這一特點(diǎn)，同時(shí)當(dāng)射線由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，會(huì)在兩者邊緣產(chǎn)生反射的現(xiàn)象從而發(fā)現(xiàn)零件缺陷。當(dāng)超聲波束從材料表面的探頭到金屬內(nèi)部時(shí)，碰到缺陷與零件底面時(shí)便可分別發(fā)生反射波形，并且在螢光屏上變成脈沖波來，以此波形就可以判斷缺陷大小及位置[5]。

超聲波探傷的優(yōu)點(diǎn)有操作周期短、效率高、成本低、對(duì)人體無害、方便靈活等，且較X射線探傷更具靈敏度。缺點(diǎn)是需要有做豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員才能夠精確分辨缺陷種類，且對(duì)缺陷缺乏直觀性，并且要求工作表面保持平滑。超聲波探傷對(duì)于厚度比較大的零件的檢驗(yàn)更合適。

1.3 磁粉探傷

磁粉探傷（流程見圖2）是利用鐵磁性的材料的磁率大于非鐵磁性材料導(dǎo)磁率的一特性，應(yīng)用工件被磁性化后的磁通密度來分析[5]，在工件單位面積上透過B根磁力線，在缺陷區(qū)域里的單位面積上不容允許B根磁力線穿過，就迫使其中部分的磁力線擠到了缺陷里的材料中，其余磁力線就不得不被迫溢出工作的表面以外而形成了漏磁，磁粉則將被這些所引起的漏磁而吸引。如在工件磁化時(shí)，有缺陷存在于各種表面，那么缺陷處的磁阻力將加大從而產(chǎn)生漏磁，局部磁場(chǎng)形成，缺陷處便被磁粉所顯示。這種探傷的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，對(duì)細(xì)小裂縫探傷準(zhǔn)確，速度快，成本低。缺點(diǎn)是對(duì)于內(nèi)部缺陷探傷不足，且對(duì)試件材料要求高，同時(shí)受到材料的尺寸與形狀影響。

圖2 磁粉檢測(cè)流程示意圖Fig2 The flow diagram of magnetic particle testing

1.4 滲透探傷

滲透探傷的原理是應(yīng)用物理學(xué)的毛細(xì)管的滲透吸附現(xiàn)象中的顯像原理，在檢測(cè)工件的表面加以含著色劑或熒光染料的滲透液，該滲透液在毛細(xì)血管的作用下，經(jīng)過一定的時(shí)間，液體滲入表面開口中的缺陷，去除檢測(cè)工件表面的多余滲液，干燥后再施加顯像劑（吸附介質(zhì)）[7]。同條件，通過毛細(xì)血管的作用，顯像劑在吸附缺陷中的滲透液，將滲透液重新回滲入顯像劑中，達(dá)到合適的光照條件可顯示出缺陷內(nèi)的滲透液，從而完成檢測(cè)工件缺陷的目的。

滲透探傷優(yōu)點(diǎn)有設(shè)備簡(jiǎn)單、缺陷顯示直觀、操作容易、判斷容易、無材料類別的限制，還可檢查各種類型的鋼材，甚至包括了奧氏不銹鋼、鋁、銅等非鐵磁性的材料。其滲透探傷缺點(diǎn)是不能用于檢測(cè)多孔性的材料，只能檢測(cè)工件表面開口的缺陷，所用的試劑也有一定毒性，并要求被檢測(cè)工件的表面光潔，使其應(yīng)用范圍在一定程度上受到限制。

1.5 著色探傷

著色（滲透）探傷基本的原理是應(yīng)用毛細(xì)現(xiàn)象，讓滲透液滲透入缺陷，經(jīng)清洗去除表面滲透液，而會(huì)有殘留在工件缺陷中，然后再用顯像劑中的毛細(xì)管吸附作用使缺陷中的殘留滲透液吸出，從而完成檢測(cè)缺陷的目的。著色探傷可分為濕粉法檢驗(yàn)和干粉法檢驗(yàn)[8]。濕粉法檢驗(yàn)對(duì)于表面細(xì)小的缺陷驗(yàn)出能力高，尤其適合不規(guī)則形狀的微小型零件批量的探傷。干粉法檢驗(yàn)則對(duì)近表面缺陷檢出能力高，尤其適合大面積或者野外探傷。

2 各類探傷方法適合的場(chǎng)合

各類探傷方法適用的具體場(chǎng)合，要根據(jù)焊縫具體位置及其結(jié)構(gòu)的形態(tài)，以及產(chǎn)品所要求的精確度，按檢查人員的經(jīng)驗(yàn)而選擇合適的探傷方法。本文重點(diǎn)介紹射線探傷、超聲波探傷和磁粉探傷之間的比較，具體如下：

①射線探傷的優(yōu)點(diǎn)為能夠確定缺陷的大小，形狀，適合比較精細(xì)的內(nèi)部探測(cè)，效率中等，并且底片易保存。其缺點(diǎn)是對(duì)人體有一定傷害，因此應(yīng)注意防輻射；②超聲波探傷的優(yōu)點(diǎn)有操作周期短、效率高、成本低、對(duì)人體無害、方便靈活等，且較X射線探傷更具靈敏度[8]。缺點(diǎn)是需要有做豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員才能夠精確分辨缺陷種類，且對(duì)缺陷缺乏直觀性；③磁粉探傷的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，對(duì)細(xì)小裂縫探傷效率中等，速度快，成本低。缺點(diǎn)是對(duì)于內(nèi)部缺陷探傷不足，且對(duì)試件材料要求高，同時(shí)受到材料的尺寸與形狀影響。射線與超聲探傷適合于內(nèi)部缺陷檢測(cè)，而磁粉、滲透以及著色更適合焊縫表面探傷。

3 結(jié)語

本文針對(duì)壓力容器焊縫質(zhì)量幾種無損檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)闡述與比較，深入研究其優(yōu)化性能，找使其優(yōu)化性能能夠應(yīng)用于合適的工作場(chǎng)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，最終達(dá)到高效、準(zhǔn)確地檢測(cè)壓力容器焊縫的效果。得出以下幾個(gè)結(jié)論：

1）射線探傷的優(yōu)點(diǎn)為能夠確定缺陷的大小，形狀，適合比較精細(xì)的探測(cè)，并且底片易保存；超聲波探傷的優(yōu)點(diǎn)有操作周期短、效率高、成本低、對(duì)人體無害、方便靈活等，且較X射線探傷更具靈敏度；磁粉探傷的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，對(duì)細(xì)小裂縫探傷準(zhǔn)確，速度快，成本低；

2）射線與超聲探傷適合于內(nèi)部缺陷檢測(cè)，而磁粉、滲透以及著色更適合焊縫表面探傷。

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Comparison of Nondestructive Testing Methods for Welds in Pressure Vessels

Ji Jia
（Shanghai blue Petrochemical Equipment Co.，Ltd.Shanghai 201518）

pressure vessel is widely used in industry.The quality of welding seam is related to the quality and safety of pressure vessel.This paper introduces the principle of several commonly used nondestructive testing methods，and compare their advantages and disadvantages，and to study the optimal performance，the performance optimization can be applied to the workplace，appropriate weaknesses，achieve efficient and accurate detection of the effect of pressure vessel welds.

pressure vessel；nondestructive testing；performance comparison

TH49；TG115.28

B

1003-6490（2017）12-0159-02

2017-10-28

吉嘉（1988—），男，漢，陜西乾縣人，本科，助理工程師，現(xiàn)從事石化設(shè)備的管理工作。