壓力容器檢驗(yàn)中無損檢測方法的綜合應(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。無損檢測作為檢驗(yàn)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)無損檢測方法的不同特點(diǎn)，被檢測容器的具體情況（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）選擇適宜的無損檢測方法、檢測長度、質(zhì)量合格級別。本文對壓力容器檢驗(yàn)中無損檢測方法的綜合應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】壓力容器;無損檢測;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)做好無損檢測，確保壓力容器的制造質(zhì)量是過關(guān)的，運(yùn)行過程是安全穩(wěn)定的，維護(hù)工作也是保證質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。以下主要圍繞著無損檢測技術(shù)的基本內(nèi)容展開分析與探討。

1.選擇無損檢測技術(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方法。譬如，針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力容器，可綜合選擇滲透和超聲波無損檢測;針對有氣孔和夾渣之類的壓力容器，可選擇射線無損檢測和超聲波無損檢測。若壓力容器中存在著較難檢測的部位，可選擇滲透無損檢測技術(shù)，這樣不僅能提高檢測的精細(xì)度，還能提高檢測的工作效率。

1.2無損檢測技術(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)生的問題也各不不同。因此，在具體檢測時(shí)，要有針對性地選擇無損檢測技術(shù)，并科學(xué)地利用無損檢測技術(shù)，針對第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行排查和結(jié)論，防止出現(xiàn)安全隱患。

2.壓力容器檢測中幾種常用的無損檢測方法

2.1超聲波檢測方法

在對超聲波檢測方法應(yīng)用前，為了確保最終檢測結(jié)果的合理性，要對超聲波檢測方法進(jìn)行全面學(xué)習(xí)和研究。超聲波檢測方法在實(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)。對于金屬材料的壓力容器，超聲波檢測常用的頻率主要集中在0.5～10MHz，能量高，在傳播過程中能量損失小，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。在壓力容器檢測中對超聲波檢測技術(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，對缺陷位置進(jìn)行判斷。超聲波檢測在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用主要適用于檢測焊接接頭、鍛件、鑄件的埋藏缺陷等，以及在使用過程中無法對壓力容器進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，可從外部用超聲波進(jìn)行檢測。該檢測方法還具有靈敏度高、檢測成本低、現(xiàn)場使用方便，對檢測人員及環(huán)境無害等優(yōu)點(diǎn)。但是，也存在一定缺點(diǎn)，無法對復(fù)雜工件進(jìn)行檢測，常用A型脈沖反射法檢測結(jié)果顯示不直觀，結(jié)果不可記錄，而且對檢測人員的能力和經(jīng)驗(yàn)要求都有著較高要求。

2.2射線無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

在利用射線開展無損檢測工作時(shí)，可利用X射線較強(qiáng)的穿透性，從顯示器中觀測到壓力容器內(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，無損檢測人員對壓力容器各類特點(diǎn)進(jìn)行整體把握，從而更好地發(fā)現(xiàn)壓力容器內(nèi)部存在的問題，實(shí)現(xiàn)無損檢測的目的。射線無損檢測具有廣泛的適用性，能檢測各類材質(zhì)的壓力容器，實(shí)現(xiàn)定性和定量的檢測工作。雖然射線無損檢測能很好的提高工作效率，但依然存在成本較高、檢測速度較慢、輻射較強(qiáng)等弊端。因此，在檢測過程中，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，確保檢測過程是安全的。此外，在針對合金結(jié)構(gòu)和鋼材結(jié)構(gòu)的壓力容器進(jìn)行檢測時(shí)，尤其是針對各類銅、鎳、鋁合金進(jìn)行檢測時(shí)，具有較為明顯的效果。

3.無損檢測的設(shè)備需要注意的問題

（1）對于需要拼接的封頭，拼縫的焊接接頭均應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測，合格級別與設(shè)備總體合格級別一致。因成形過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。需要注意的是，拼接封頭在成形過程中，焊接接頭因彎曲變形可能會受到損傷，所以無論封頭的內(nèi)部檢測還是表面檢測，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)對圓弧過渡區(qū)到直邊段再進(jìn)行無損檢測。（2）GB/T151第9頁4.6.4規(guī)定：對于無法進(jìn)行無損檢測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，我們在用SW6軟件對固定管板換熱器進(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，尤其對于初入壓力容器設(shè)計(jì)行的人來說，很容易忽略這點(diǎn)。

4.無損檢測方法在壓力容器檢驗(yàn)中的綜合應(yīng)用

4.1把握檢測時(shí)機(jī)

正確把握壓力容器檢測時(shí)機(jī)，是合理應(yīng)用無損檢測方法的一項(xiàng)基礎(chǔ)條件。要把握好檢測作業(yè)時(shí)機(jī)，才能實(shí)現(xiàn)對各種不同無損檢測技術(shù)的綜合應(yīng)用。在選擇壓力容器檢測時(shí)機(jī)時(shí)，要在結(jié)合檢測目的的基礎(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無損檢測技術(shù)綜合應(yīng)用

不同無損檢測技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，綜合應(yīng)用各種無損檢測技術(shù)能夠更好地完成對壓力容器的檢測。例如，在有些無法在容器內(nèi)部進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，在外表面采用超聲波檢測對壓力容器進(jìn)行埋藏缺陷檢測，再結(jié)合磁粉檢測或者滲透檢測對壓力容器進(jìn)行外表面檢測，針對壓力容器中可能存在的缺陷部位進(jìn)行重點(diǎn)檢測，進(jìn)而提升檢測質(zhì)量，確保檢測結(jié)果可信度，方便后期缺陷處理作業(yè)的開展，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)射信號作為模擬源裝置。（2）處理器，實(shí)施檢測之前，須校準(zhǔn)信號處理器，保證通道正常。在檢測前和檢測結(jié)束后，都需要對各個(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）衰減性測量，要實(shí)施和聲發(fā)射檢測條件相同的衰減特性測量，如果已經(jīng)有了相同檢測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)。檢測目標(biāo)陣列中的任一部位，聲發(fā)射模擬源信號都應(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，若定位與檢測所得聲發(fā)源部位一致，則模擬源位置即指檢測所得聲發(fā)射源位置。

5.結(jié)束語

總之，無損檢測是制造壓力容器的一道重要的工序，對于保證整臺設(shè)備的質(zhì)量與安全有至關(guān)重要的作用，因此，我們設(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)真對待每一臺設(shè)備無損檢測方式、方法的選擇問題，盡量使每臺設(shè)備都達(dá)到優(yōu)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉元福，林曉.無損檢測技術(shù)在海上壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].清洗世界，2019，35（12）：55-57.

[2]魏于波.無損檢測技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究[J].設(shè)備監(jiān)理，2019（12）：36-37.

[3]秦叔經(jīng).壓力容器中焊接接頭的疲勞分析方法[J].化工設(shè)備與管道，2019，56（06）：1-10.

[4]史良云.壓力容器無損檢測技術(shù)應(yīng)用分析[J].門窗，2017（22）：293.

[5]蔡紅磊.壓力容器檢驗(yàn)中無損檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用分析[J].檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊，2017，29（05）：113-115.