壓力容器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究新探

孫 濤，馬小強(qiáng)，魏孔山

（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

現(xiàn)階段，壓力容器已經(jīng)成為我國(guó)各個(gè)工業(yè)行業(yè)主要使用的一種承壓類(lèi)特種設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)中，使用壓力容器需要承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)泄露爆炸等重大事故，將會(huì)直接影響人民群眾的生命安全，而且還會(huì)造成很?chē)?yán)重的環(huán)境污染，甚至?xí)霈F(xiàn)毒氣體散布現(xiàn)象，后果很?chē)?yán)重。因此為了保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，需要對(duì)壓力容器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的探究。通過(guò)將無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到壓力容器質(zhì)量監(jiān)測(cè)當(dāng)中，對(duì)于提升壓力容器運(yùn)行安全有著積極地意義。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 非破壞性

在傳統(tǒng)檢測(cè)方法當(dāng)中，有許多的檢測(cè)方法都是需要對(duì)壓力容器碎片進(jìn)行提取，雖然提取的碎片非常細(xì)小，但是壓力容器本身應(yīng)用期間受到的荷載較高，這些細(xì)小破損也會(huì)成為壓力容器破損的隱患內(nèi)容。在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，其最大的應(yīng)用特點(diǎn)便是具備較強(qiáng)的非破壞性，在檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，并不會(huì)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響，這樣也確保了壓力容器的完整性，這對(duì)于延長(zhǎng)壓力容器使用壽命也有著積極地意義。

1.2 全面性

在傳統(tǒng)檢測(cè)方法當(dāng)中，所選用的檢測(cè)方法主要都是以抽樣檢測(cè)的方法進(jìn)行，即只是從壓力容器上選擇幾個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)于采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行梳理，根據(jù)整理信息來(lái)評(píng)估壓力容器目前的使用狀態(tài)，但是這樣采集到的數(shù)據(jù)具備一定的片面性，無(wú)法對(duì)壓力容器整體應(yīng)用情況進(jìn)行了解。而無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在使用的過(guò)程中，如果沒(méi)有什么特殊的應(yīng)用情況，會(huì)對(duì)壓力容器整體進(jìn)行完整檢測(cè)，采集到更加完整的數(shù)據(jù)信息，這樣也提高了數(shù)據(jù)分析結(jié)果的使用價(jià)值。

1.3 全程性

在材料學(xué)應(yīng)用過(guò)程中，經(jīng)常使用到的處理方法便是對(duì)材料進(jìn)行壓縮、拉伸、彎曲等處理，這些方法在應(yīng)用期間都具備一定的破壞性，這樣在新產(chǎn)品或者新設(shè)備當(dāng)中，并不具備較強(qiáng)的實(shí)用性。而且在壓力容器體積增大的情況下，對(duì)于其狀態(tài)的檢測(cè)需要保持全程性。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于壓力容器的檢測(cè)過(guò)程沒(méi)有任何的破壞性，這也意味著在壓力容器使用期間可以保持全程監(jiān)測(cè)，從而提高了采集結(jié)果的實(shí)用價(jià)值。

1.4 直觀性

從目前的發(fā)展情況來(lái)看，使用較多的檢測(cè)技術(shù)包括超聲波檢測(cè)技術(shù)、磁粉檢測(cè)技術(shù)、渦流檢測(cè)技術(shù)等，檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用中所得到的數(shù)據(jù)信息也會(huì)通過(guò)影像、色譜圖、數(shù)字建模等形式呈現(xiàn)，這樣也在很大程度上提高了信息內(nèi)容的直觀性，這樣在對(duì)其進(jìn)行評(píng)估時(shí)，可以更快的判斷出信息中異常數(shù)據(jù)的具體原因，加快了問(wèn)題的識(shí)別速度。

2 無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用目的

2.1 進(jìn)行質(zhì)量管理

在壓力容器應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)目的便是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量管理，從而確保設(shè)備運(yùn)行期間的安全性。在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用期間，第一，對(duì)于結(jié)構(gòu)應(yīng)用的原材料、生產(chǎn)中的衍生物、生產(chǎn)成品、結(jié)構(gòu)零件的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督，在掃描期間發(fā)現(xiàn)一些缺陷部分，也會(huì)及時(shí)挑出并對(duì)其進(jìn)行更換，確保材料應(yīng)用初期的質(zhì)量。第二，對(duì)于檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，根據(jù)數(shù)據(jù)整理結(jié)果對(duì)于加工工藝和產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化處理，借此來(lái)提升材料的生產(chǎn)效率，降低結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本。第三，基于采集的數(shù)據(jù)信息，還可以做好監(jiān)測(cè)體系的完善，使其可以為狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系的完善奠定基礎(chǔ)條件。

2.2 做好質(zhì)量鑒定

利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)壓力容器使用情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，做好質(zhì)量鑒定也是應(yīng)用目標(biāo)之一。壓力容器在完成生產(chǎn)收入使用前和使用期間都需要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢定，查看產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)容是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)性能的基礎(chǔ)要求，如果滿(mǎn)足應(yīng)用要求，可以對(duì)其進(jìn)行使用，反之則需要按要求對(duì)其進(jìn)行返工，待滿(mǎn)足要求后再進(jìn)行使用。這也是非常關(guān)鍵的應(yīng)用步驟之一，尤其是處于惡劣工作環(huán)境下的壓力容器，使用前完善檢測(cè)內(nèi)容也是非常重要的內(nèi)容。另外，在壓力容器使用的過(guò)程中，也需要對(duì)質(zhì)量做好驗(yàn)收，采用全程驗(yàn)收的方式對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督，這樣也可以確保材料工作環(huán)境的安全性，減少潛在故障內(nèi)容的出現(xiàn)。

2.3 完成在役監(jiān)測(cè)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用中，具備了全程性應(yīng)用特征，而且對(duì)于所得到的數(shù)據(jù)信息也會(huì)通過(guò)影像、色譜圖、數(shù)字建模等形式呈現(xiàn)，能夠在很大程度上提高材料檢測(cè)結(jié)果的直觀性。在對(duì)其進(jìn)行在役監(jiān)測(cè)時(shí)，可以對(duì)服役期間的應(yīng)用構(gòu)件進(jìn)行安全性檢測(cè)，同時(shí)還可以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)要求。進(jìn)行在役檢測(cè)時(shí)，還能夠?qū)τ谠O(shè)備運(yùn)行期間的一些隱患，而且針對(duì)發(fā)現(xiàn)的潛在隱患，也可以及時(shí)對(duì)其展開(kāi)處理，加快了問(wèn)題的排查速度[1]。尤其是壓力容器這類(lèi)大型設(shè)備，提升數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)結(jié)果的及時(shí)性，也能夠具備更高的應(yīng)用價(jià)值。

3 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器中的具體應(yīng)用

3.1 外觀檢測(cè)技術(shù)

相比于其他利用先進(jìn)設(shè)備的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，外觀檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)，而且在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用中，已經(jīng)形成了非常完善的應(yīng)用體系。在具體的應(yīng)用中，其工作原理在于借助目視、光、電、機(jī)等技術(shù)對(duì)于壓力容器表面基礎(chǔ)情況進(jìn)行檢查，如表面的凹陷、細(xì)微裂紋、油污、顏色變化等內(nèi)容，從而評(píng)估壓力容器目前應(yīng)用狀態(tài)的實(shí)用性，擬定措施對(duì)其進(jìn)行處理，借此來(lái)確保壓力容器應(yīng)用過(guò)程的安全性。該檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用中，最大的優(yōu)勢(shì)便是利用目視來(lái)彎沉檢查，所需要的應(yīng)用成本非常低，而且整個(gè)應(yīng)用過(guò)程的工作效率較高，不需要借助額外的設(shè)備，可以在日常養(yǎng)護(hù)工作開(kāi)展的同時(shí)來(lái)完成。但是該檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，只能準(zhǔn)確識(shí)別表面具備明顯缺陷的情況，對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷或隱蔽缺陷很難識(shí)別，而且長(zhǎng)時(shí)間利用眼睛進(jìn)行查看時(shí)，很容易造成人眼疲勞的情況，從而影響到最終分析結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。

3.2 超聲波檢測(cè)技術(shù)

在應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，超聲波檢測(cè)技術(shù)也是經(jīng)常使用到的技術(shù)類(lèi)型，而且該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用擺放在區(qū)域內(nèi)的超聲波釋放儀器沿著某方向進(jìn)行超聲波釋放，如果該方向上的介質(zhì)性質(zhì)保持一致，那么超聲波的傳遞方向和速度不會(huì)發(fā)生變化，若傳遞過(guò)程中遇到了其他的介質(zhì)，那么此時(shí)超聲波遇到另一種介質(zhì)時(shí)便會(huì)出現(xiàn)速度、方向的改變，對(duì)于壓力容器而言，此時(shí)容器中出現(xiàn)了缺陷問(wèn)題，對(duì)于這些反饋信號(hào)進(jìn)行采集，繪制圖譜圖形，從而明確缺陷的具體位置，并且根據(jù)方位信息、波動(dòng)幅度等參數(shù)信息來(lái)完成缺陷參數(shù)的計(jì)算，借此來(lái)提升分析結(jié)果的適用性?？偨Y(jié)以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，超聲波檢測(cè)技術(shù)的適用范圍很廣，可以對(duì)焊接縫隙、管道、奧氏體鍛件、高壓螺旋桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，從而提高材料應(yīng)用結(jié)果的使用價(jià)值[3]。

3.3 射線檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于壓力容器的質(zhì)量檢測(cè)，射線檢測(cè)技術(shù)也是經(jīng)常使用到的技術(shù)類(lèi)型，該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用擺放在區(qū)域內(nèi)的射線釋放儀器沿著某方向釋放出射線，如果該方向上的介質(zhì)性質(zhì)保持一致，那么射線強(qiáng)度會(huì)沿著一定規(guī)律進(jìn)行衰減[4]。若傳遞過(guò)程中遇到了其他的介質(zhì)，那么此時(shí)射線遇到另一種介質(zhì)時(shí)便會(huì)衰減規(guī)律的變化，這樣也表明壓力容器此時(shí)出現(xiàn)了缺陷問(wèn)題，對(duì)于這些反饋信號(hào)進(jìn)行采集整理，結(jié)合狀態(tài)分析結(jié)果來(lái)確定檢測(cè)結(jié)果。并且根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果也可以順利定位缺陷位置，基于此來(lái)擬定合理的處理措施，借此來(lái)提高潛在問(wèn)題的處理效率。目前射線檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)的常用射線包括γ射線源、X射線等，同時(shí)技術(shù)在應(yīng)用中具備檢出率高、定位準(zhǔn)確度高等特征，也是目前常用的應(yīng)用技術(shù)類(lèi)型。

3.4 磁粉檢測(cè)技術(shù)

在壓力容器運(yùn)行質(zhì)量檢測(cè)，有時(shí)也會(huì)使用到磁粉檢測(cè)技術(shù)，以此來(lái)順利完成相應(yīng)的檢測(cè)工作。該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用相關(guān)儀器在壓力容器表面施撒一層磁粉，磁粉在磁場(chǎng)作用下，會(huì)開(kāi)始進(jìn)行排列，若磁粉在重新排列時(shí)遇到了其他的問(wèn)題，如表面裂縫、凹陷等，那么此時(shí)磁粉的分布規(guī)律也會(huì)被打亂，形成不同狀態(tài)下的磁痕，對(duì)于磁痕的基礎(chǔ)信息進(jìn)行采集整理，結(jié)合狀態(tài)分析結(jié)果來(lái)確定檢測(cè)結(jié)果。并且根據(jù)磁痕分布情況也可以順利定位缺陷位置，基于此來(lái)擬定合理的處理措施，提升潛在問(wèn)題的排查速度。該方法在應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)表面的一些應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，如管道表面裂縫、焊縫結(jié)構(gòu)等，具備了檢出率高、定位準(zhǔn)確度高等特征。但是該檢測(cè)技術(shù)只是針對(duì)壓力容器表面問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別，對(duì)于內(nèi)部問(wèn)題無(wú)法識(shí)別，還需要借助其他技術(shù)來(lái)完成工作[5]。

3.5 滲透檢測(cè)技術(shù)

在壓力容器監(jiān)測(cè)過(guò)程中，滲透檢測(cè)技術(shù)也是對(duì)表面問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別的技術(shù)類(lèi)型。該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用相關(guān)儀器在壓力容器表面施撒一層滲透劑，滲透劑會(huì)在壓力容器表面進(jìn)行擴(kuò)散，如果滲透劑在分布時(shí)遇到了表面裂縫、凹陷等問(wèn)題，那么此時(shí)滲透劑會(huì)沿著裂縫或凹陷進(jìn)行滲透，隨后將其他滲透劑進(jìn)行清除，殘留下的滲透劑所在位置，便是壓力容器目前存在故障的部位[6]。和磁粉檢測(cè)技術(shù)類(lèi)似，該方法在應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)表面的一些應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，如管道表面裂縫、焊縫裂隙等，可以在較短時(shí)間內(nèi)完成檢測(cè)任務(wù)，得到可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)。同樣該檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用中，只能對(duì)壓力容器表面問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別，對(duì)于內(nèi)部問(wèn)題無(wú)法識(shí)別，如果想要對(duì)壓力容器內(nèi)部情況進(jìn)行檢查，還需要利用其他手段來(lái)完成。

3.6 渦流檢測(cè)技術(shù)

在應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，渦流檢測(cè)技術(shù)也是經(jīng)常使用到的技術(shù)類(lèi)型，而且該技術(shù)在應(yīng)用中的主要原理在于，利用擺放在區(qū)域內(nèi)的儀器設(shè)備，沿著某方向建立交變磁場(chǎng)，壓力容器多以不銹鋼材料制作，鋼材料在建立的交變磁場(chǎng)中，也會(huì)出現(xiàn)渦流的情況，在遇到不同形態(tài)的鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，其產(chǎn)生的渦流大小、渦流形狀也存在著較大的不同，對(duì)于這些反饋信號(hào)進(jìn)行采集，繪制圖形，從而明確缺陷的具體位置。總結(jié)以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，渦流檢測(cè)技術(shù)的適用范圍很廣，可以對(duì)許多導(dǎo)電體結(jié)構(gòu)表面裂縫進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，具備較強(qiáng)的是識(shí)別精準(zhǔn)度[7]。但是該檢測(cè)技術(shù)僅適用于具備導(dǎo)電能力的結(jié)構(gòu)，對(duì)于無(wú)法導(dǎo)電的設(shè)備無(wú)法利用該技術(shù)進(jìn)行識(shí)別，而且識(shí)別僅限于結(jié)構(gòu)表面，而且其應(yīng)用成本相對(duì)較高，一般適用于小范圍設(shè)備。

3.7 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于壓力容器的質(zhì)量檢測(cè)，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)也是經(jīng)常使用到的技術(shù)類(lèi)型，該技術(shù)的應(yīng)用原理在于，利用擺放在區(qū)域內(nèi)的彈性波釋放儀器沿著某方向進(jìn)行彈性波釋放，在方向上出現(xiàn)不同介質(zhì)時(shí)，此時(shí)彈性波滲透的速度和方向也會(huì)發(fā)生改變。對(duì)于這些反饋信號(hào)進(jìn)行采集，繪制圖譜圖形，從而明確缺陷的具體位置，搭配數(shù)據(jù)信息的分析結(jié)果來(lái)提升分析內(nèi)容的實(shí)用價(jià)值?？偨Y(jié)以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的適用范圍很廣，可以對(duì)壓力容器目前的工作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，但是也需要考慮應(yīng)用檢測(cè)過(guò)程中干擾因素，做好排除工作，提高檢測(cè)結(jié)果的使用價(jià)值[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為工業(yè)生產(chǎn)必要設(shè)備之一，壓力容器的運(yùn)行穩(wěn)定性關(guān)乎工業(yè)生產(chǎn)效率和人員安全，需應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)保障壓力容器在制造、安裝以及運(yùn)行階段保障其功能與性能的最大化發(fā)揮，為工業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量、高效開(kāi)展提供支持。