新無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用

劉文龍 丁振川

山東聯(lián)盟特種裝備有限公司 山東濰坊 262700

近年來(lái)，各行各業(yè)所使用的壓力容器數(shù)量越來(lái)越多，應(yīng)用范圍日趨廣泛，其中應(yīng)用到化工業(yè)和石油行業(yè)的數(shù)量最多。隨著國(guó)家在安全、環(huán)保等方面要求逐步提高，政府和企業(yè)對(duì)檢驗(yàn)、檢測(cè)方式方法提出了新的要求，常規(guī)RT、UT、MT、PT、ET等檢測(cè)手段已無(wú)法滿足全部企業(yè)要求。為了響應(yīng)國(guó)家和企業(yè)提出新要求，近幾年推出幾種新的檢驗(yàn)技術(shù)、檢測(cè)方法，如相控陣檢測(cè)角焊縫、螺栓、平板腐蝕、薄壁管對(duì)接焊縫技術(shù)、DR技術(shù)、焊縫表面裂紋場(chǎng)瞬時(shí)成像技術(shù)、內(nèi)窺鏡3D顯示技術(shù)等。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述

結(jié)合目前無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)尤為常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要包括了超聲波、射線、滲透等方法。在不同無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，存在差異化技術(shù)優(yōu)勢(shì)及弊端，因此應(yīng)當(dāng)與差異化工件相結(jié)合運(yùn)用針對(duì)性無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法，從而增強(qiáng)檢測(cè)技術(shù)的精準(zhǔn)合理性。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)較傳統(tǒng)破壞性檢測(cè)技術(shù)，擁有較全的無(wú)損檢測(cè)工作范圍，獲得可靠安全的監(jiān)測(cè)信息，能夠達(dá)到較好的技術(shù)檢測(cè)互容性，對(duì)于同一檢測(cè)零件可以同時(shí)采用差異化檢測(cè)技術(shù)，也可以重復(fù)同一檢測(cè)。并且運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)還存在全程性特點(diǎn)，能夠全程檢測(cè)原材料及中間工藝技術(shù)等任何環(huán)節(jié)。在應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，為了確保能夠正常使用，需要遵循相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)原則。首先應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)破壞性檢測(cè)結(jié)合實(shí)際檢測(cè)需求，對(duì)于材料、工件、結(jié)構(gòu)等條件不造成影響下完成檢測(cè)，但并不代表無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠直接取代破壞性檢查，所以在應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)二者結(jié)合。再者需要準(zhǔn)確把握無(wú)損檢測(cè)時(shí)機(jī)，能夠?qū)毫θ萜髡归_無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，充分結(jié)合壓力容器的差異化檢測(cè)需求，不同的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，制造技術(shù)工藝、材質(zhì)等，從而選擇針對(duì)性的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)合理應(yīng)用[1]。

2 壓力容器檢驗(yàn)應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

2.1 DR射線檢測(cè)

在應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，普通射線檢測(cè)就是可以運(yùn)用X、R射線，穿透所檢測(cè)壓力容器試件，并且運(yùn)用膠片可以成功記錄信息儀器相關(guān)材料的無(wú)損性檢測(cè)技術(shù)手段，DR技術(shù)作為射線的晉級(jí)技術(shù)作目前也開始在各領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。DR技術(shù)基本原理即器件在經(jīng)過(guò)X或R射線曝光后，X或R射線光子直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，直接進(jìn)行觀察，判斷壓力容器的缺陷問題。對(duì)比普通射線檢測(cè)具有如下優(yōu)點(diǎn)：①具有在強(qiáng)磁場(chǎng)中穩(wěn)定工作的能力，動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)到12Bit（4096灰度級(jí)），可一次性實(shí)現(xiàn)透照厚度變化大的工件和成像檢測(cè)，且實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)效果可在射線檢測(cè)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果評(píng)判，及時(shí)告知或傳輸給使用廠方。②系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高，檢測(cè)速度快一般檢測(cè)時(shí)間2-10s，因不需要電源，可以極大提高野外探傷的效率，降低成本。③對(duì)在運(yùn)行介質(zhì)為氣態(tài)或液態(tài)狀態(tài)的壓力管道，進(jìn)行DR技術(shù)檢測(cè)時(shí)具有可不停車，可不拆除保溫或保冷優(yōu)點(diǎn)，極大減少了使用廠方設(shè)備維護(hù)費(fèi)用和開停車運(yùn)行費(fèi)用[2]。

2.2 超聲波檢測(cè)

現(xiàn)如今有五種使用較為廣泛的無(wú)損檢測(cè)方式，其中超聲波檢測(cè)是最為普遍的一種。利用超聲波具有直線傳播的特點(diǎn)，對(duì)鍋爐的壓力容器進(jìn)行有效的檢測(cè)，并且根據(jù)反射波的規(guī)律來(lái)對(duì)鍋爐壓力容器出現(xiàn)的破損情況進(jìn)行檢測(cè)和判斷。因?yàn)槌暡ㄗ陨砭哂蟹浅４蟮哪芰?，所以在固體的工件中，傳輸損失的能力就非常的小。因此，利用超聲波技術(shù)對(duì)鍋爐壓力容器進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)會(huì)有非常高的準(zhǔn)確性。除此之外，超聲波還有另一個(gè)特點(diǎn)，那就是在不同的介質(zhì)中，超聲波具有不一樣的傳播速度，利用這樣一個(gè)特點(diǎn)，還可以對(duì)鍋爐壓力容器的內(nèi)部進(jìn)行全方位的檢測(cè)，一旦鍋爐壓力容器金屬中出現(xiàn)氣泡和雜質(zhì)等等。那么超聲波在檢測(cè)的過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)一些變化。不僅如此，還可以精準(zhǔn)的檢測(cè)出，鍋爐壓力容器中的缺陷位置、形狀和深度等[3]。

2.3 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)是把鍋爐壓力容器工件的表面上涂上一些熒光的材料或者是一些染色能力較強(qiáng)的滲透劑，在放置一定的時(shí)間之后，采用毛細(xì)管滲透的方式可以滲透工件材料的開口處缺陷，然后去掉剩下的滲透劑。按照同樣的方式在工件的材料表面涂上顯像劑，這樣就可以通過(guò)一定的光源來(lái)將工件材料的缺陷表現(xiàn)出來(lái)。從而查找出缺陷所在，這樣的方式具有非常高的靈敏性，而且檢測(cè)成本較低，但是因?yàn)槭盏焦ぷ髟淼挠绊?，智能檢測(cè)表面的開口缺陷[4]。

2.4 相控陣檢測(cè)

超聲相控陣技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，初期通常運(yùn)用在醫(yī)療上。后來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本費(fèi)用的逐年降低，特別是數(shù)字電子和DSP技術(shù)的發(fā)展，使得精確延時(shí)越來(lái)越方便，并逐步解決了系統(tǒng)的復(fù)雜性、固體中波動(dòng)傳播的復(fù)雜性等問題，使超聲相控陣技術(shù)在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用發(fā)展尤為迅速并應(yīng)用越來(lái)越廣泛。工作原理超聲相控陣是超聲探頭晶片的組合，通過(guò)很多的壓電晶片根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律分布排列，其次根據(jù)要求的時(shí)間逐步激發(fā)每個(gè)晶片，全部的晶片發(fā)射的超聲波形成一個(gè)綜合的波陣面，可以科學(xué)地制發(fā)射超聲束（波陣面）的形狀與方向，完成超聲波的波束掃描與偏轉(zhuǎn)以及聚焦。相對(duì)于普通超聲檢測(cè)，相控陣檢測(cè)檢測(cè)主要優(yōu)點(diǎn)是：可以檢測(cè)復(fù)雜形狀的物件、檢測(cè)范圍更大，檢測(cè)精度更高，并且可以提供更多的數(shù)據(jù)給檢測(cè)人員，幫助檢測(cè)人員判斷缺陷性質(zhì)[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在未來(lái)仍然需要深入研究無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，從而將該技術(shù)運(yùn)用于壓力容器檢驗(yàn)中，可以最大化降低檢測(cè)成本，提高技術(shù)檢測(cè)效率和檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度，促進(jìn)應(yīng)用行業(yè)的更好發(fā)展。