壓力管道無損檢測技術(shù)及應(yīng)用

車宏偉

摘 ?要：壓力管道運(yùn)行中介質(zhì)通常為高溫、高壓; 傳輸介質(zhì)多為有毒、易燃易爆等氣體或液體，一旦發(fā)生泄漏或爆炸事故，后果極其嚴(yán)重。無損檢測主要發(fā)現(xiàn)壓力管道管件制造缺陷和安裝時(shí)焊接缺陷，管道元件生產(chǎn)制造及安裝缺陷，以及使用中的開裂、腐蝕、疲勞、材質(zhì)劣化等缺陷，并對這些缺陷進(jìn)行分級評價(jià)，為壓力管道繼續(xù)使用的安全評價(jià)和剩余壽命評估提供依據(jù)。本文主要對無損檢測技術(shù)在壓力管道檢驗(yàn)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：壓力管道; 無損檢測; 聲學(xué)

壓力管道的工作環(huán)境較為惡劣，管道內(nèi)部介質(zhì)長期處于高溫、高壓狀態(tài)，傳輸?shù)奈镔|(zhì)多為易燃、易爆、有毒、腐蝕性物質(zhì)。導(dǎo)致壓力管道一旦發(fā)生安全事故，就會(huì)造成較嚴(yán)重的后果。無損檢測能夠發(fā)現(xiàn)壓力管道的冶金缺陷、焊接缺陷、金屬組織損傷等潛在安全隱患，為壓力管道缺陷的評級提供依據(jù)，以便于檢驗(yàn)人員對壓力管道的安全情況與使用壽命進(jìn)行判斷。

無損檢測分為常規(guī)檢測技術(shù)和非常規(guī)檢測技術(shù)。常規(guī)檢測技術(shù)有：超聲檢測 Ultrasonic Testing（縮寫 UT）、射線檢測 Radiographic Testing（縮寫 RT）、磁粉檢測 Magnetic particle Testing（縮寫 MT）、滲透檢驗(yàn)Penetrant Testing （縮寫 PT）、渦流檢測Eddy current Testing（縮寫 ET）。非常規(guī)無損檢測技術(shù)有： 聲發(fā)射Acoustic Emission（縮寫 AE）、 紅外檢測Infrared（縮寫 IR）、激光全息檢測Holographic Nondestructive Testing（縮寫HNT）等。

1.無損檢測技術(shù)在壓力管道檢驗(yàn)中的問題

1.1磁粉探傷技術(shù)僅限于鐵磁性材料，僅能檢測表面及近表面缺陷

因?yàn)橹绷麟姇?huì)產(chǎn)生相對均勻的磁化場，所以在共同測試兩者時(shí)不可避免地會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，從而給維護(hù)帶來不必要的麻煩。

1.2射線檢測操作麻煩，環(huán)境危害較大

X 射線技術(shù)的特點(diǎn)是內(nèi)容量大，操作費(fèi)時(shí)，儀器不易攜帶，可操作的工人人數(shù)很少，而且不正確的技術(shù)操作會(huì)危害環(huán)境并威脅用戶的人身安全。

1.3較少使用超聲導(dǎo)波技術(shù)

雖然超聲波測試技術(shù)主要用于管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢查，尤其是壓力管道的檢查，但在許多經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)沒有廣泛的應(yīng)用，只有個(gè)別城市在持續(xù)使用。

1.4滲透檢測技術(shù)

一旦管道是疏松的多孔材料，則不能立即測試具有復(fù)雜形狀的管道，滲透使用起來比較復(fù)雜，使用時(shí)滲透液可能會(huì)泄漏，這會(huì)對環(huán)境造成很大程度的污染。

2.無損檢測技術(shù)在壓力管道檢驗(yàn)中的具體應(yīng)用

2.1射線檢測技術(shù)在壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用

對于射線檢測技術(shù)，其主要功能是檢測管道壓力管道中的宏觀幾何缺陷。檢測技術(shù)的主要原理是用y 射線和x 射線照射壓力管道，然后檢測壓力管道的實(shí)際情況，確定內(nèi)部裂縫是否符合科學(xué)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。若壓力管道的體積非常大，導(dǎo)致無法在生產(chǎn)過程中一次檢查完整，有必要制作多根管子并焊接成一根大管，如果管道焊接出現(xiàn)問題，很可能會(huì)引起管道內(nèi)壓力不平衡，從而引發(fā)安全事故，并且使用輻射檢測技術(shù)還可以全面檢測管道中管道的焊接情況，確定是否符合標(biāo)準(zhǔn)，更加安全可靠。

例如進(jìn)行X 射線對穿透檢測物體的過程中，如果檢測到在小管道中可能存在各種缺陷，這些缺陷很容易導(dǎo)致X 射線輻射發(fā)出高強(qiáng)度變化，就可以檢測在檢測到的結(jié)果對象之間發(fā)現(xiàn)X 粒子流的強(qiáng)度，并確定在檢測對象中存在缺陷的具體位置。該核心技術(shù)在連通管道和壓力管道的檢測中的應(yīng)用不僅具有非常簡單方便的突出特征，而且可以進(jìn)行成像質(zhì)量處理方法來準(zhǔn)確顯示缺陷的彩色圖像。但是，這種檢測結(jié)果的方法會(huì)在使用過程中對人體的新陳代謝造成一定程度的損害。如果可以使用射線照相測試，則必須首先分析射線的破壞能力，了解缺陷的程度大小，并查看內(nèi)部環(huán)境和空間是否適合進(jìn)行射線照相測試。

2.2利用超聲波進(jìn)行全面檢測應(yīng)用

利用超聲波在界面（聲阻抗不同的兩種介質(zhì)的結(jié)合面）出的反射和折射以及超聲波在介質(zhì)中傳播過程中的衰減，由發(fā)射探頭向被檢件發(fā)射超聲波，由接收探頭接收從界面（缺陷或本底）處反射回來超聲波（反射法）或透過被檢件后的透射波（透射法），以此檢測備件部件是否存在缺陷，并對缺陷進(jìn)行定位、定性與定量。

超聲波在檢測過程當(dāng)中所應(yīng)用的原理就是聲波在傳導(dǎo)過程當(dāng)中所體現(xiàn)出的速度不同來進(jìn)行判別，同時(shí)對于管道內(nèi)部出現(xiàn)的折射和反射，判斷出管道內(nèi)部是否存在其他的雜物，然后通過其他設(shè)備對存在的異物情況進(jìn)行全面的放大，最后能夠提出有效的解決措施。因此對于管道內(nèi)部存在的氣泡雜質(zhì)或者焊接漏電等問題，都能夠通過超聲波檢測技術(shù)進(jìn)行全方位的檢測應(yīng)用，以此能夠?qū)崿F(xiàn)更加全面的檢測目的。但是在當(dāng)下具體應(yīng)用過程中，仍然會(huì)受到技術(shù)層面的局限，在檢測過程當(dāng)中，由于對于技術(shù)不能夠全面的掌握，經(jīng)常出現(xiàn)一定的偏差，所以說這種檢測技術(shù)要表現(xiàn)出一定的復(fù)雜性。

2.3磁粉檢測技術(shù)

磁粉檢測技術(shù)是通過將被被檢由于缺陷與基體材料的磁特性（磁阻）不同穿過基體的磁力線在缺陷處將產(chǎn)生彎曲并可能逸出基體表面，對管道進(jìn)行磁化處理后，利用磁力線在材質(zhì)均勻的物體中呈現(xiàn)均勻分布的原理，如果被測對象存在裂紋、氣孔沙眼、雜質(zhì)等缺陷時(shí)，磁力線會(huì)產(chǎn)生彎折的現(xiàn)象，表現(xiàn)在管道表面或者近表面會(huì)產(chǎn)生漏磁的現(xiàn)象發(fā)生，因此，磁粉檢驗(yàn)的本質(zhì)就是利用被檢對象管道缺陷處有漏磁現(xiàn)象，形成漏磁場。若缺陷漏磁場的強(qiáng)度足以吸附磁性顆粒，則將在缺陷對應(yīng)處形成尺寸比缺陷本身更大、對比度也更高的磁痕，從而指示缺陷的存在。

2.4 滲透檢測技術(shù)

滲透檢測技術(shù)是指在被測對象表面刷涂有色顏料或者熒光原料，利用材料自身的滲透性，對被檢對象存在的缺陷進(jìn)行檢測的方法。滲透檢測技術(shù)通常分為著色法與熒光法兩種，著色法是指在被測對象表面刷圖有色顏料以后，經(jīng)過一段時(shí)間的滲透，再將表面顏料清理干凈，在自然光或燈光的環(huán)境下，通過觀察可以明顯看到缺陷位置有著色顏料的顯示。熒光法不同于著色法的根本在于滲透液是熒光滲透液，同樣的作用原理，區(qū)別在于熒光法是需要在紫外線燈的作用下，缺陷部位滲透進(jìn)的熒光劑會(huì)發(fā)生熒光反應(yīng)，從而將缺陷位置及形狀呈現(xiàn)出來，便于檢測人員觀察記錄。滲透檢測技術(shù)其優(yōu)點(diǎn)在于施工簡單，成本低，便于直觀觀察檢測結(jié)果，且不會(huì)對被檢對象管道造成結(jié)構(gòu)與性能上的影響。

2.5利用渦流設(shè)備進(jìn)行全面的檢測

渦流檢測是將交變磁場靠近導(dǎo)體（被檢件）時(shí)，由于電磁感應(yīng)在導(dǎo)體中將感生出密閉的環(huán)狀電流，此即渦流。該渦流受激勵(lì)磁場（電流強(qiáng)度、頻率）、導(dǎo)體的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率、缺陷（性質(zhì)、大小、位置等）等許多因素的影響，并反作用于原激發(fā)磁場，使其阻抗等特性參數(shù)發(fā)生改變，從而指示缺陷的存在與否。對管道內(nèi)部渦流的情況來判斷管道內(nèi)部具體存在的缺陷原因。渦流表現(xiàn)出不同的形式，就會(huì)在管道內(nèi)部形成不一樣的變化，同時(shí)就會(huì)反映出管道內(nèi)部具體的缺陷問題。此項(xiàng)技術(shù)在管道腐蝕情況檢測以及壓力管道的表面材質(zhì)檢測和具體的精度檢測都得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)這種檢測技術(shù)在自動(dòng)化應(yīng)用方面以及檢測速度方面，都會(huì)體現(xiàn)出良好的特點(diǎn)優(yōu)勢。

2.6 聲發(fā)射檢測

聲發(fā)射檢測是利用材料內(nèi)部因局部能量的快速釋放（缺陷擴(kuò)展、應(yīng)力松弛、摩擦、泄露、磁疇壁運(yùn)動(dòng)等）而產(chǎn)生的彈性波，用聲發(fā)射傳感器級二次儀表取該彈性波，從而對管道的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行檢測。

2.7紅外檢測

紅外檢測的是用紅外點(diǎn)溫儀、紅外熱像儀等設(shè)備，測取目標(biāo)物體表面的紅外輻射能，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^形象的溫度場，通過觀察該溫度場的均勻與否，來推斷目標(biāo)物體表面或內(nèi)部是否有缺陷。

2.8激光全息檢測

激光全息檢測是利用激光全息照相來檢驗(yàn)物體表面和內(nèi)部的缺陷。它是將物體表面和內(nèi)部的缺陷，通過外部加載的方法，使其在相應(yīng)的物體表面造成局部變形，用激光全息照相來觀察和比較這種變形，然后判斷出物體內(nèi)部的缺陷。

2.9 ?3.6超聲相控陣檢測

這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用相控陣探頭，通過延遲法則使相控陣探頭陣元合成聲束，根據(jù)接受法則采集其超聲信號，以圖像方式顯示管道內(nèi)部狀態(tài)。相較于其他超聲波技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多角度、全方位、高速檢測。如今這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于石油管道焊縫檢測，如換熱管焊縫、小徑管接頭、管材檢測及管型焊縫的檢測等。

3.總結(jié)

為保障壓力管道的運(yùn)行安全，無損檢測現(xiàn)已得到了長足的發(fā)展，由無損檢測技術(shù)逐漸過渡為無損評價(jià)技術(shù)，新技術(shù)不斷完善，所能適用的范圍隨著壓力管道中新型材料的應(yīng)用、失效機(jī)理的探明不斷擴(kuò)大。而無損檢測技術(shù)的應(yīng)用也依據(jù)現(xiàn)場工況、試件結(jié)構(gòu)、檢測方法特點(diǎn)及局限性、缺陷類型以及形成部位選擇適合的無損檢測方法，無損檢測同時(shí)也相互綜合運(yùn)用或與破壞性檢測相配合，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。

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