壓力容器設(shè)計中的無損檢測問題

鄒廣仲

煙臺市特種設(shè)備檢驗研究院 山東煙臺 264010

1 壓力容器的使用特點以及安全事故問題的引發(fā)因素

1.1 壓力容器的使用特點

壓力容器與其他普通轉(zhuǎn)動機械設(shè)備相比，壽命使用較長，而且，壓力容器由于無須承載高頻率載荷所以其也不易發(fā)生磨損的情況，但即使如此，作為特種設(shè)備的壓力容器在使用過程中仍極易發(fā)生事故。根據(jù)相關(guān)研究表明，我國由于壓力容器而發(fā)生的安全事故達到0.14%，而發(fā)生這些事故的原因主要就是因為超載等問題造成的。除此之外，搞破壞性作為壓力容器的主要特點，其只要發(fā)生爆炸，勢必會造成周圍20公里的區(qū)域造成破壞。另外，由于壓力容器主要承載的是易燃、有毒的化學物質(zhì)或者石油等，所以其一旦發(fā)生爆裂勢必會造成嚴重的化學爆炸[1]。

1.2 壓力容器安全事故問題的引發(fā)因素

第一，技術(shù)因素。壓力容器雖然內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡單，但是在具體的使用過程中，由于壓力容器一直處于高壓的狀態(tài)，所以造成其開孔位置自身結(jié)構(gòu)強度過低，從而造成其在長時間壓力狀態(tài)下發(fā)生磨損；第二，使用環(huán)境。壓力容器作為特殊的一種特種設(shè)備，其不僅需要承擔較高的壓力，而且還要在深冷、高溫等環(huán)境下運行，而這種特殊的運行環(huán)境勢必會造成壓力容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞，進而導致安全事故的發(fā)生。那是因為，由于我國壓力容器的各個結(jié)構(gòu)主要是采用焊接方式進行連接的，因而壓力容器內(nèi)部焊接位置會受到焊接工藝水平的限制而存在微小的缺陷，在壓力容器的運行過程中由于其處于特殊的環(huán)境，所以一旦滿足焊縫缺陷的溫度條件，勢必會造成焊縫的微小擴張，從而導致壓力容器的安全使用。

2 壓力容器檢驗中無損檢測技術(shù)應用

2.1 壓力容器無損檢查的超聲波檢查方法

正如其名，超聲波檢查法是利用0.5-5MHz頻率的超聲波檢查壓力容器，檢查壓力容器是否有缺陷的技術(shù)。該方法的主要目的是檢測壓力容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，超聲波具有其自身的頻率特性，所以當壓力容器中發(fā)生不均勻的界面現(xiàn)象時，超聲波在傳播過程中肯定會反射[2]。檢查人員根據(jù)發(fā)射狀況判斷壓力容器的內(nèi)部構(gòu)造是否有缺陷。因此，該檢測方法主要用于檢測壓力容器信標位置。超聲波檢測方法的特點是透明度強，響應靈敏度高，自動化程度高。因此，在檢查壓力容器時，應及時反饋有無缺陷，并為相關(guān)人員提供維修建議。

2.2 壓力容器無損檢測技術(shù)類型之x 射線檢測法

通過X射線來對壓力容器的零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行檢測方法就是X射線檢測法。此方法主要是借助于X射線的超強穿透力，所以，相關(guān)人員X射線在穿透過程中所受到的工件物質(zhì)阻礙情況來判斷壓力容器零件內(nèi)部是否存在缺陷以及位置大小。那是因為，如果壓力容器內(nèi)部發(fā)生故障時，X射線穿過該容器時其自身的穿透強度將會呈現(xiàn)出差異化的變化，而相關(guān)人員就可以根據(jù)這個差異變化來對故障進行分析判斷。與傳統(tǒng)的X射線檢測方法不同，X射線衍射法可以直觀的為相關(guān)人員提供壓力容器內(nèi)部缺陷圖像并且其檢測結(jié)果更為準確，而且X射線衍射法的檢測結(jié)果可以直接以電子形式進行保存，極大的為后期相關(guān)人員分析壓力容器使用情況提供便利。

2.3 壓力容器無損檢測技術(shù)類型之滲透檢測法

如名稱所示，滲透檢測法將滲透劑作為檢測介質(zhì)，檢測壓力容器內(nèi)部，在壓力容器表面涂上適當?shù)臐B透劑，檢測壓力容器表面的開口。由于其檢測原理主要是滲透劑本身的滲透性強，所以在壓力容器有缺陷的情況下，滲透劑沿著開口缺陷的間隙滲透到容器中，檢查員可以通過顯影劑判斷容器的開口缺陷。滲透檢查法具有成本低、性價比高、操作簡單等優(yōu)點，可廣泛應用于壓力容器表面的開孔缺陷檢測。盡管如此，該方法還是會受到檢測范圍的影響，影響其使用。也就是說，這種方法主要是通過應用滲透檢測，在表面沒有開口或者沒有內(nèi)部缺陷的情況下無法正確檢測出的缺陷[3]。

2.4 壓力容器無損檢測技術(shù)類型之磁粉檢測法

磁粉末檢測和滲透檢測方法相同，主要通過粉末材料的應用來檢測壓力容器。由于該方法的主要原理是通過壓力容器的集體材料具有不連續(xù)性，所以當壓力容器內(nèi)部發(fā)生缺陷時，磁性粉末性材料在壓力容器內(nèi)形成泄漏磁場，通過適當?shù)墓庹丈洌孤┐艌霎a(chǎn)生可見性光，此時相關(guān)人員泄漏可以通過磁場來判斷和分析壓力容器的缺陷狀況?？梢灾庇^地看到壓力容器的缺陷大小和缺陷位置是該檢測方法的主要優(yōu)點，因為該方法的靈敏度高，所需成本不高，也不會影響壓力容器的正常使用，所以壓力容器的一般缺陷檢測方式之一。

3 壓力容器檢驗中無損檢測技術(shù)的使用原則

壓力容器的形狀、結(jié)構(gòu)、大小等相關(guān)信息在進行檢測前相關(guān)人員就應當進行收集整理，從而借助于這些數(shù)據(jù)對壓力容器的缺陷主要發(fā)生位置進行大概判斷；第二，在進行檢測前相關(guān)人員應當根據(jù)壓力容器檢測目的選擇較為合適的檢測技術(shù)，譬如，如果是對壓力容器細小缺陷位置檢測，則可以采用磁粉檢測法或者滲透檢測法。因此，為了更好地確保檢測結(jié)果的準確性以及精確度，相關(guān)檢測人員必須要有效的結(jié)合自身的工作經(jīng)驗以及無損檢測技術(shù)的不同特點進行選擇。第三，由于各種無損檢測技術(shù)都有其不同的局限性，所以，在對壓力容器的同一位置進行檢驗時，相關(guān)人員可以綜合的采用多種無損檢測技術(shù)進行檢測，從而確保其檢測結(jié)果的準確合理性。

4 結(jié)語

總而言之，通過無損檢測技術(shù)的應用，可以及時直觀地反映出壓力容器缺陷問題，從而可以采取有效的方法及時地對缺陷進行處理，但即使如此，此技術(shù)仍存在不足之處，所以，還應不斷地對此技術(shù)進行創(chuàng)新和完善，也只有這樣才能更好地確保檢測效果，有效的降低壓力容器的檢測成本，進而促進相關(guān)企業(yè)的長久穩(wěn)定發(fā)展。