金屬壓力容器壓力管道裂紋無損檢測技術(shù)研究

東營市特種設(shè)備檢驗所 山東東營 257091

在產(chǎn)品制造過程中，無損檢測在保證產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)揮著舉足輕重的作用；但是鑒于無損檢測專業(yè)的特殊性，且檢測結(jié)果受各類因素影響較大，因此，應(yīng)在無損檢測過程中進行嚴格的控制，以保證檢測結(jié)果的可靠有效。

1 無損檢測技術(shù)在壓力管道檢驗中的應(yīng)用

1.1 射線探傷技術(shù)

射線探傷技術(shù)就是借助X、Y 射線對承壓類設(shè)備進行設(shè)備缺陷的探測，能夠?qū)毫艿?、容器等設(shè)備表面裂紋、氣孔、內(nèi)外部缺陷等進行精確識別和檢測。射線探傷技術(shù)存在明顯的X 射線厚度差，使得設(shè)備上細微的缺陷也能夠清楚地檢測和識別，另外，射線探傷技術(shù)可以借助圖像技術(shù)精準的計算缺陷的長度、寬度等信息，并且呈現(xiàn)給檢測人員，但是，X、Y射線對人體存在一定的輻射傷害，因此，操作人員要做好防護[1]。

1.2 超聲波探傷技術(shù)

超聲波具有在介質(zhì)傳播過程中會表現(xiàn)出衰減的特性，超聲波探傷技術(shù)就是借助超聲波的這一特性來完成設(shè)備缺陷的檢測的。另外，超聲波的穿透性極強，能夠穿透很厚的鋼板及焊縫，這是超聲波探傷技術(shù)能夠在壓力管道檢驗中廣泛應(yīng)用的另一個主要原因。而且，超聲波探傷技術(shù)具有檢測精度高、技術(shù)指向性好、探測速度快以及穿透力強的特點，使得該技術(shù)還被廣泛地應(yīng)用在碳鋼、壓力容器鍛件、大型箱殼體以及管材等方面，能夠識別出內(nèi)外部缺陷、焊接不良以及裂紋等缺陷。此外，超聲波對人體沒有輻射傷害，同樣促進了超聲波探傷技術(shù)在壓力管道檢測領(lǐng)域的發(fā)展。

2 無損檢測技術(shù)在金屬壓力容器壓力管道裂紋中的應(yīng)用

2.1 屬壓力容器壓力管道裂紋數(shù)據(jù)采集

電磁波與金屬介質(zhì)的相互特性呈現(xiàn)傳遞與穿透特性，對于非金屬介質(zhì)呈現(xiàn)出吸收和反射特性，以電磁波傳到原理作為理論依據(jù)，將微波振蕩器作為電磁波信號源，向金屬壓力容器壓力管道發(fā)射電磁波，以無限傳感器作為信號接收裝置，采集到金屬壓力容器壓力管道微波信號。首先將微波振蕩器的反射電橋兩端利用無損電纜分別接入金屬壓力容器壓力管道待測兩端，同時將反射電橋一端與無線傳感器相連接，將無線傳感器與待測金屬保持垂直狀態(tài)，開啟微波振蕩器向容器管道發(fā)射電磁波，同時無線傳感器對容器管道進行逐點掃描，采集到電磁波信號。為了保證采集信號的質(zhì)量，在進行數(shù)據(jù)采集之前需要將微波發(fā)射裝置與信號采集裝置進行校準，校準電磁波導(dǎo)入口與導(dǎo)出口的開路、短路[2]。由于金屬壓力容器壓力管道的內(nèi)外徑長度不同，所以微波導(dǎo)入頻率也有所不同，通常情況下內(nèi)徑長度在15.10-15.60mm 之間，微波頻率在47.20-48.05GHz范圍內(nèi)；外徑長度在19.55-20.10mm 之間，微波頻率為48.94-49.97GHz 范圍內(nèi)。

2.2 金屬壓力容器壓力管道裂紋數(shù)據(jù)處理

當電磁波發(fā)射信號為突發(fā)型電磁波發(fā)射信號時，用于金屬壓力容器壓力管道裂紋定位的相關(guān)參數(shù)Δt，可通過無線傳感裝置采集到的介質(zhì)記錄信號的達到時間來確定。由于在信號采集過程中，如果周圍存在電纜、高壓電線等其它金屬介質(zhì)，會干擾信號采集，使采集的微波信號為連續(xù)性發(fā)生信號，此時采集到的發(fā)射參數(shù)對裂紋檢測沒有任何意義，其中包括微波計數(shù)、電磁波計數(shù)率、微波上升時間、微波持續(xù)時間、微波幅度分布等。除此之外，電磁波發(fā)射信號的衰減現(xiàn)象，電磁波發(fā)射信號在結(jié)構(gòu)中傳播時的頻散，微波多模態(tài)現(xiàn)象等問題，導(dǎo)致無線傳感裝置無法直接采集到接收信號的時間差，所以需要對采集到的數(shù)據(jù)進行處理。

3 檢測前的控制

3.1 人員

人員資質(zhì)是否滿足要求是進行無損檢測工作的前提，而證書則是對人員是否滿足要求的基本證明。在從事各項檢測活動之前，首先應(yīng)該確認進行此次檢測人員的資質(zhì)是否滿足要求。比如從事民用核安全設(shè)備檢測的人員應(yīng)持有國家核安全局頒發(fā)的民用核安全設(shè)備無損檢驗證書，從事壓力容器等特種設(shè)備檢測的人員應(yīng)持有國家質(zhì)檢總局頒發(fā)的無損檢驗人員資格證書，而對于ASME核電產(chǎn)品而言，檢測人員的資格要求應(yīng)滿足ASME 第三卷NX5000 的要求等等；日常操作前，要注意核查檢測人員持有的證書是否能夠覆蓋本次檢測活動。但是，證書僅僅是從事檢測工作的基本要求，一般法規(guī)或標準都要求進行期間核查或連續(xù)工作記錄證明，以確認檢測人員的技能持續(xù)滿足要求；針對此要求，無損檢測資格證書管理人員應(yīng)當關(guān)注并及時執(zhí)行[3]。

3.2 執(zhí)行文件

標準是檢測的依據(jù)，也是最低要求，是必須要滿足的；無損檢測規(guī)程是標準的細化，也是指導(dǎo)檢測活動的文件，具有一定的適用性；工藝卡則是針對具體產(chǎn)品所做的詳細的作業(yè)指導(dǎo)書，具有較強的針對性。但需要注意的是，指導(dǎo)檢測過程的程序不僅僅要滿足標準的要求，還要滿足上游設(shè)計文件或圖紙的要求，并且無損檢測程序一般要求報上游方審批。在核安全文化里面，使用“批準的程序”說的就是這個道理。因此，在檢測工作開始前，應(yīng)著重檢查程序是否滿足要求；在檢測過程中，應(yīng)重點查看檢測人員是否依據(jù)程序及工藝卡進行工作。

3.3 設(shè)備

一般的檢測方法都需要借助儀器設(shè)備等進行檢測，因此滿足要求的儀器設(shè)備也是檢測結(jié)果可靠有效的保證。

4 壓力管道檢測的無損檢測技術(shù)

4.1 利用電子監(jiān)管平臺，實現(xiàn)高效監(jiān)管

目前工業(yè)管道信息在辦理使用登記證時上傳至監(jiān)管平臺，因公用管道和長輸管道使用登記辦理仍處于暫停狀態(tài)，所以監(jiān)管平臺未上傳此類設(shè)備信息，給監(jiān)管部門和檢驗部門獲取設(shè)備信息帶來了很大困難，容易出現(xiàn)設(shè)備游離于動態(tài)監(jiān)管之外的嚴重問題。壓力管道安裝企業(yè)應(yīng)利用特種設(shè)備安全監(jiān)管平臺企業(yè)端口，在安裝公用管道和長輸管道報檢至取得監(jiān)督檢驗報告期間將設(shè)備信息完整上傳至監(jiān)管平臺，實現(xiàn)特種設(shè)備監(jiān)管部門通過電子監(jiān)管系統(tǒng)獲得此類管道信息，實施高效精準監(jiān)管。

4.2 無損檢測時間的合理確定

壓力管道的無損檢測，可以根據(jù)檢測目的、檢測材料和檢測結(jié)果，確保檢測時間符合規(guī)范要求。一般壓力管道的檢測時間安排在材料熱處理后，例如，某些設(shè)備材料表現(xiàn)為裂紋延遲傾向，依據(jù)檢測要求，設(shè)備需要將檢測要求安排在焊接后的24h 內(nèi)。另外，對于待測件的設(shè)備材質(zhì)和厚度不同時，檢測的時間也會存在較大的差異。目前，業(yè)內(nèi)對于碳鋼的檢測多是選擇磁粉技術(shù)進行無損檢測，而對于不銹鋼以及其他厚度較大的構(gòu)建也多是采用超聲波探傷技術(shù)進行檢測。操作人員會根據(jù)材質(zhì)、厚度及環(huán)境參數(shù)進行確定檢測時間，以確保檢測結(jié)果的準確度。

4.3 落實特種設(shè)備檢驗機構(gòu)責，提高監(jiān)檢質(zhì)量

壓力管道監(jiān)督檢驗機構(gòu)要做到“守土有責、守土盡責”，要不斷提升技術(shù)把關(guān)能力，檢驗要嚴格執(zhí)行安全技術(shù)規(guī)范要求；要開展宣貫培訓(xùn)，不斷強化監(jiān)檢人員對標準規(guī)范的理解力和執(zhí)行力，規(guī)范監(jiān)檢報告、監(jiān)檢記錄填寫，提高監(jiān)檢質(zhì)量，防范檢驗責任風險。同時，要增強服務(wù)意識，為企業(yè)提供更好的服務(wù)，為特種設(shè)備安全監(jiān)管提供更有力的技術(shù)支撐。

4.4 無損檢測技術(shù)的科學選擇

由于檢測技術(shù)的工作原理不同，其檢測技術(shù)的適用范圍和應(yīng)用場景也存在著一定的差異，對于同一個壓力管道進行無損檢測，不同的檢測技術(shù)檢測結(jié)果會存在一定的差異，檢測結(jié)果的精度與操作人員的實際工作經(jīng)驗息息相關(guān)。另外，操作人員通過培訓(xùn)或者實踐經(jīng)驗?zāi)軌蚋鶕?jù)被測物的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征，選取科學的無損檢測技術(shù)，一方面減少測試時間和成本，另一方面，能夠提升檢測精度，輸出真實可信的檢測報告。例如，壓力管道中經(jīng)常使用的鋼板，在對其分層方向與板體平行缺陷檢測時，應(yīng)該選擇超聲波探傷技術(shù)，主要是因為超聲波的穿透性強的特點，能夠應(yīng)對鋼板厚的情況。

5 結(jié)語

在壓力管道檢驗中應(yīng)用無損檢驗技術(shù)對于問題的排查和解決都有較為重要的意義。在生產(chǎn)過程中要盡最大的努力避免發(fā)生安全事故，尤其是主要依賴于壓力管道生產(chǎn)的企業(yè)，更要把其安全運行放在重點監(jiān)控位置，在保證運行效率的情況下還要保證其運行環(huán)境安全穩(wěn)定，如此才能夠最大限度地減少安全隱患。因此要將無損檢驗技術(shù)合理應(yīng)用到壓力管道檢驗中，從而為生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益的增長和穩(wěn)定的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。