壓力容器檢驗(yàn)中無(wú)損檢測(cè)方法的綜合應(yīng)用研究

邱新東 盧永紅 張鈺 吳好文

【摘? 要】壓力容器是一種可能危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全的特種設(shè)備，它的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都尤為重要。無(wú)損檢測(cè)作為檢驗(yàn)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)無(wú)損檢測(cè)方法的不同特點(diǎn)，被檢測(cè)容器的具體情況（如材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度、預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生的缺陷種類、形狀、部位和取向等）選擇適宜的無(wú)損檢測(cè)方法、檢測(cè)長(zhǎng)度、質(zhì)量合格級(jí)別。本文對(duì)壓力容器檢驗(yàn)中無(wú)損檢測(cè)方法的綜合應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】壓力容器;無(wú)損檢測(cè);應(yīng)用研究

引言

為保證壓力容器的安全性和完整性，一定要在設(shè)計(jì)生產(chǎn)和使用維護(hù)等環(huán)節(jié)做好無(wú)損檢測(cè)，確保壓力容器的制造質(zhì)量是過(guò)關(guān)的，運(yùn)行過(guò)程是安全穩(wěn)定的，維護(hù)工作也是保證質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。以下主要圍繞著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的基本內(nèi)容展開(kāi)分析與探討。

1.選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的原則

1.1綜合性原則

由于壓力容器的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、形狀等因素有著不同的差異，預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生什么種類、什么形狀的缺陷、在什么部位、什么方向產(chǎn)生，根據(jù)不同情況進(jìn)行分析選擇最合適的檢測(cè)方法。譬如，針對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力容器，可綜合選擇滲透和超聲波無(wú)損檢測(cè);針對(duì)有氣孔和夾渣之類的壓力容器，可選擇射線無(wú)損檢測(cè)和超聲波無(wú)損檢測(cè)。若壓力容器中存在著較難檢測(cè)的部位，可選擇滲透無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，這樣不僅能提高檢測(cè)的精細(xì)度，還能提高檢測(cè)的工作效率。

1.2無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的使用要點(diǎn)

由于不同的壓力容器可以承受的溫度和壓力是不同的，因而制造容器所需的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)也是不同的。而且因溫度不同、結(jié)構(gòu)差異和材料老化而產(chǎn)生的問(wèn)題也各不不同。因此，在具體檢測(cè)時(shí)，要有針對(duì)性地選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，并科學(xué)地利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行排查和結(jié)論，防止出現(xiàn)安全隱患。

2.壓力容器檢測(cè)中幾種常用的無(wú)損檢測(cè)方法

2.1超聲波檢測(cè)方法

在對(duì)超聲波檢測(cè)方法應(yīng)用前，為了確保最終檢測(cè)結(jié)果的合理性，要對(duì)超聲波檢測(cè)方法進(jìn)行全面學(xué)習(xí)和研究。超聲波檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用期間的原理與超聲波的在工件中的傳播特性有關(guān)。對(duì)于金屬材料的壓力容器，超聲波檢測(cè)常用的頻率主要集中在0.5～10MHz，能量高，在傳播過(guò)程中能量損失小，傳播距離大，穿透性好，而且超聲波方向性好，在材料中能夠沿著指定方向快速傳播。在壓力容器檢測(cè)中對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，若壓力容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在缺陷，超聲波會(huì)與缺陷相互作用，改變傳播方向或特征發(fā)生反射，此時(shí)，根據(jù)接收反射波的特征，就能夠?qū)毫θ萜鞔嬖诘娜毕葸M(jìn)行判斷和評(píng)估，并且，能夠依據(jù)超聲波在傳播時(shí)發(fā)生反射的位置，對(duì)缺陷位置進(jìn)行判斷。超聲波檢測(cè)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用主要適用于檢測(cè)焊接接頭、鍛件、鑄件的埋藏缺陷等，以及在使用過(guò)程中無(wú)法對(duì)壓力容器進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，可從外部用超聲波進(jìn)行檢測(cè)。該檢測(cè)方法還具有靈敏度高、檢測(cè)成本低、現(xiàn)場(chǎng)使用方便，對(duì)檢測(cè)人員及環(huán)境無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)。但是，也存在一定缺點(diǎn)，無(wú)法對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行檢測(cè)，常用A型脈沖反射法檢測(cè)結(jié)果顯示不直觀，結(jié)果不可記錄，而且對(duì)檢測(cè)人員的能力和經(jīng)驗(yàn)要求都有著較高要求。

2.2射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在利用射線開(kāi)展無(wú)損檢測(cè)工作時(shí)，可利用X射線較強(qiáng)的穿透性，從顯示器中觀測(cè)到壓力容器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。根據(jù)壓力容器的組織結(jié)構(gòu)、形狀特征和材質(zhì)類型等因素，無(wú)損檢測(cè)人員對(duì)壓力容器各類特點(diǎn)進(jìn)行整體把握，從而更好地發(fā)現(xiàn)壓力容器內(nèi)部存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)的目的。射線無(wú)損檢測(cè)具有廣泛的適用性，能檢測(cè)各類材質(zhì)的壓力容器，實(shí)現(xiàn)定性和定量的檢測(cè)工作。雖然射線無(wú)損檢測(cè)能很好的提高工作效率，但依然存在成本較高、檢測(cè)速度較慢、輻射較強(qiáng)等弊端。因此，在檢測(cè)過(guò)程中，一定要控制好射線的強(qiáng)度和方向，要做好工作人員的防護(hù)工作，確保檢測(cè)過(guò)程是安全的。此外，在針對(duì)合金結(jié)構(gòu)和鋼材結(jié)構(gòu)的壓力容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，尤其是針對(duì)各類銅、鎳、鋁合金進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，具有較為明顯的效果。

3.無(wú)損檢測(cè)的設(shè)備需要注意的問(wèn)題

（1）對(duì)于需要拼接的封頭，拼縫的焊接接頭均應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)，合格級(jí)別與設(shè)備總體合格級(jí)別一致。因成形過(guò)程中拼接接頭可能產(chǎn)生表面缺陷，先拼板后成形的凸形封頭上的所有拼接接頭還需進(jìn)行表面檢測(cè)。需要注意的是，拼接封頭在成形過(guò)程中，焊接接頭因彎曲變形可能會(huì)受到損傷，所以無(wú)論封頭的內(nèi)部檢測(cè)還是表面檢測(cè)，都應(yīng)當(dāng)在成形后進(jìn)行，如果在成型前進(jìn)行，則成型后還應(yīng)當(dāng)對(duì)圓弧過(guò)渡區(qū)到直邊段再進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。（2）GB/T151第9頁(yè)4.6.4規(guī)定：對(duì)于無(wú)法進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的固定管板式換熱器殼程圓筒的環(huán)向焊接接頭，應(yīng)采用氬弧焊打底或沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板，其焊接接頭系數(shù)φ=0.6。根據(jù)這條規(guī)定，我們?cè)谟肧W6軟件對(duì)固定管板換熱器進(jìn)行計(jì)算時(shí)，殼程圓筒的環(huán)向焊接接頭系數(shù)就應(yīng)該輸入0.6，而不是通常的1.0或者0.85，尤其對(duì)于初入壓力容器設(shè)計(jì)行的人來(lái)說(shuō)，很容易忽略這點(diǎn)。

4.無(wú)損檢測(cè)方法在壓力容器檢驗(yàn)中的綜合應(yīng)用

4.1把握檢測(cè)時(shí)機(jī)

正確把握壓力容器檢測(cè)時(shí)機(jī)，是合理應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)方法的一項(xiàng)基礎(chǔ)條件。要把握好檢測(cè)作業(yè)時(shí)機(jī)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用。在選擇壓力容器檢測(cè)時(shí)機(jī)時(shí)，要在結(jié)合檢測(cè)目的的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的缺陷，為后期采取合理補(bǔ)救措施處理提供支持。

4.2無(wú)損檢測(cè)技術(shù)綜合應(yīng)用

不同無(wú)損檢測(cè)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，綜合應(yīng)用各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠更好地完成對(duì)壓力容器的檢測(cè)。例如，在有些無(wú)法在容器內(nèi)部進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，在外表面采用超聲波檢測(cè)對(duì)壓力容器進(jìn)行埋藏缺陷檢測(cè)，再結(jié)合磁粉檢測(cè)或者滲透檢測(cè)對(duì)壓力容器進(jìn)行外表面檢測(cè)，針對(duì)壓力容器中可能存在的缺陷部位進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，進(jìn)而提升檢測(cè)質(zhì)量，確保檢測(cè)結(jié)果可信度，方便后期缺陷處理作業(yè)的開(kāi)展，排除壓力容器存在的安全隱患。

4.3校準(zhǔn)

校準(zhǔn)包含的內(nèi)容較為復(fù)雜，主要有以下內(nèi)容：（1） 檢測(cè)靈敏度校準(zhǔn)，使用模擬源進(jìn)行校準(zhǔn)，一般選擇聲發(fā)射信號(hào)作為模擬源裝置。（2）處理器，實(shí)施檢測(cè)之前，須校準(zhǔn)信號(hào)處理器，保證通道正常。在檢測(cè)前和檢測(cè)結(jié)束后，都需要對(duì)各個(gè)通道模擬源聲發(fā)射幅度值實(shí)施校準(zhǔn)。模擬源與換能器的距離要小于100cm，各個(gè)通道響應(yīng)幅度值和通道平均幅度值的誤差應(yīng)小于4dB。（3）衰減性測(cè)量，要實(shí)施和聲發(fā)射檢測(cè)條件相同的衰減特性測(cè)量，如果已經(jīng)有了相同檢測(cè)條件下的衰減特性信息，也可以移植到本次檢驗(yàn)中，進(jìn)行定位校準(zhǔn)。檢測(cè)目標(biāo)陣列中的任一部位，聲發(fā)射模擬源信號(hào)都應(yīng)能被時(shí)差定位陣列獲取，同時(shí)獲得唯一的定位數(shù)據(jù)，在區(qū)域定位過(guò)程中，該區(qū)域換能器應(yīng)能夠接收信息。（4）聲發(fā)射源校準(zhǔn)，在容器壁上某一位置進(jìn)行模擬源發(fā)射，若定位與檢測(cè)所得聲發(fā)源部位一致，則模擬源位置即指檢測(cè)所得聲發(fā)射源位置。

5.結(jié)束語(yǔ)

總之，無(wú)損檢測(cè)是制造壓力容器的一道重要的工序，對(duì)于保證整臺(tái)設(shè)備的質(zhì)量與安全有至關(guān)重要的作用，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)人員要本著“既要保證設(shè)備安全要求，也要盡量降低檢測(cè)成本”的原則，多學(xué)習(xí)、多積累、理論聯(lián)系實(shí)際，認(rèn)真對(duì)待每一臺(tái)設(shè)備無(wú)損檢測(cè)方式、方法的選擇問(wèn)題，盡量使每臺(tái)設(shè)備都達(dá)到優(yōu)設(shè)計(jì)。

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