壓力容器檢驗(yàn)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究

王建中 王繼新

（浙江金象科技有限公司 浙江·金華 322100）

1 壓力容器的工作運(yùn)行特點(diǎn)

壓力容器使用壽命較長，與一般的機(jī)械容器相比，無需承受高頻載荷的工作，所以也不容易發(fā)生磨損。各行業(yè)所使用的壓力容器種類越來越多，應(yīng)用也越來越廣泛。在相關(guān)調(diào)查中，我國有0.14%的安全事故是由于壓力容器發(fā)生損壞而導(dǎo)致的，它是一種特種設(shè)備，發(fā)生事故的主要原因就是超載。除此之外，壓力容器還具有極高的破壞性。只要其受熱不均發(fā)生爆炸，就會(huì)使周圍20公里左右面積的區(qū)域遭到破壞。而壓力容器一般都用于易燃易爆、有毒有刺激性等化學(xué)物質(zhì)的存貯應(yīng)用，所以只要發(fā)生爆炸就會(huì)造成周邊環(huán)境污染和中毒事故。據(jù)報(bào)告顯示，全國有500多家綜合性特種設(shè)備檢測(cè)機(jī)構(gòu)和無損檢測(cè)機(jī)構(gòu)，在其監(jiān)督檢測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)，安裝、改造、修理的過程都會(huì)有安全質(zhì)量的問題。

2 引發(fā)壓力容器安全事故的因素

壓力容器管道損壞引起泄露、爆炸等安全事故的原因來自于多方面，受到人為主觀因素和環(huán)境客觀因素的影響。主要分為以下幾方面原因：

2.1 長時(shí)間使用

壓力容器都是有使用壽命的，長時(shí)間的使用會(huì)使其內(nèi)部原料受損，從而使壓力容器內(nèi)部的狀況發(fā)生變化，甚至產(chǎn)生質(zhì)量問題，尤其是一些重要零件的老化和損壞等，都會(huì)讓壓力容器不能正常工作，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，繼續(xù)使用，就會(huì)造成進(jìn)一步的損傷，進(jìn)而造成壓力容器損毀甚至引發(fā)安全事故。

所以對(duì)于壓力容器，除了要在設(shè)計(jì)制造過程中充分考慮材料、設(shè)計(jì)對(duì)于容器壽命的影響。還要定期對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，避免因老化而造成安全事故。

2.2 技術(shù)操作不當(dāng)

壓力容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然簡單，但是在其使用過程中一直處于高壓狀態(tài)，而這種高壓會(huì)對(duì)其自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成影響，在長時(shí)間的高壓狀態(tài)下很容易出現(xiàn)磨損情況。所以這也對(duì)工作人員的操作規(guī)范有著極高的要求。工作人員一旦操作不當(dāng)就有可能使壓力容器內(nèi)部壓力變化進(jìn)而引起容器爆炸。壓力容器工作時(shí)受到外界因素影響，內(nèi)部的溫度會(huì)升高，內(nèi)部壓力也會(huì)隨著溫度的變化而變化，甚至影響安全的工作環(huán)境，從而引發(fā)事故。

所以，為了避免此類安全事故，就要對(duì)相關(guān)工作人員定期展開專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和安全技能演練，還可以進(jìn)行事故模擬演練，降低因操作不當(dāng)而引發(fā)事故的可能性。

2.3 使用環(huán)境

壓力容器是一種特殊設(shè)備，內(nèi)部的高壓情況對(duì)于外部環(huán)境也有著極高的要求。深冷高溫是其正常工作的必要條件。我國壓力容器生產(chǎn)時(shí)各個(gè)結(jié)構(gòu)主要是通過焊接的方式進(jìn)行連接，由于焊接工藝水平的限制內(nèi)部焊接位置也可能存在一些微小的缺陷，高壓高溫的內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境在不斷變化，一旦滿足了焊接缺陷的條件，就可能導(dǎo)致焊接處的擴(kuò)張甚至是損壞。

這種特殊的運(yùn)行環(huán)境和內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)壓力容器的內(nèi)外部造成的損壞，會(huì)進(jìn)而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

3 壓力容器中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

無損檢測(cè)技術(shù)速度快、范圍廣，是很多企業(yè)和機(jī)構(gòu)檢測(cè)壓力容器的首選。它主要是利用某些先進(jìn)儀器或科學(xué)技術(shù)的物理性質(zhì)對(duì)壓力容器的內(nèi)外部質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)壓力容器內(nèi)部的物體結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)磨損，不會(huì)損壞檢測(cè)物體。由于不同的無損檢測(cè)技術(shù)有各自的側(cè)重點(diǎn)，所以在選取無損檢測(cè)技術(shù)時(shí)要根據(jù)檢測(cè)目的來選擇合適的檢測(cè)技術(shù)。以下是當(dāng)前市面上應(yīng)用比較廣泛的幾種無損檢測(cè)技術(shù)。

3.1 超聲檢測(cè)

超聲檢測(cè)是壓力容器的無損檢測(cè)技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的方法，這是因?yàn)槌暀z測(cè)的成本低、操作簡單，其工作原理是在材料傳播能量過程中，利用超聲波進(jìn)行衰減、反射、折射的現(xiàn)象來檢測(cè)壓力容器的內(nèi)部情況。它不僅可以檢測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也可以用于檢測(cè)壓力管道。其設(shè)備攜帶起來方便，體積小，無危害性質(zhì)，不會(huì)對(duì)檢測(cè)人員造成人身傷害，也不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來污染。脈沖反射法是超聲檢測(cè)常用的一種方法。在檢測(cè)時(shí)采用橫波斜入射探傷，采用縱波垂直探傷。從壓力容器的一側(cè)射入，反射的回波在另一側(cè)射出，射出的位置就是缺陷的位置。檢測(cè)人員可以根據(jù)回波的不同狀況來分析壓力容器的缺陷情況。

但超聲檢測(cè)也有一定的局限性，無法對(duì)壓力容器進(jìn)行全面檢測(cè)，而缺陷的判定需要分析回波性質(zhì)，具有較高的專業(yè)技術(shù)性，檢測(cè)結(jié)果很難定量分析。

3.2 磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)技術(shù)有一定的局限性，它主要作用于磁性材料的壓力容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測(cè)，如磁性鍋爐等。由于運(yùn)用場(chǎng)所的單一性，磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用并不廣泛。它主要壓力容器的鐵磁性質(zhì)，鐵磁性材料的缺陷部位會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)泄露，從而導(dǎo)致該部分的磁場(chǎng)線發(fā)生變化，這種異常變化可以用磁粉來檢測(cè)。它的工作原理是在被測(cè)物體的表面分撒鐵磁性材料，然后對(duì)其進(jìn)行磁化檢測(cè)，鐵磁由于高度磁化性不會(huì)連續(xù)分布在壓力容器內(nèi)部，而壓力容器的表面附近磁力線發(fā)生的局部變化會(huì)造成漏磁現(xiàn)象，吸附在壓力容器表面的磁性粒子會(huì)在光照下產(chǎn)生磁性痕跡。根據(jù)磁痕的分布情況來判斷壓力容器表面的損壞情況。

磁粉檢測(cè)技術(shù)可以直觀地找到壓力容器缺陷部分的位置、大小形狀，檢測(cè)周期短，速度快，方法簡單成本低，但也有一定的局限性。它只能檢測(cè)磁性材料的壓力容器，只能檢測(cè)容器表面的損壞情況，對(duì)于容器內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)。壓力容器的零件形狀和尺寸還可能會(huì)影響探傷結(jié)果。對(duì)于被檢測(cè)的壓力容器也有要求，除了要磁性容器外，還與表面的光滑度有關(guān)。在檢測(cè)工作結(jié)束后還要對(duì)磁粉進(jìn)行退磁。

3.3 射線檢測(cè)

射線檢測(cè)技術(shù)是一種效率較高的檢測(cè)方法。它在壓力容器無損檢測(cè)的應(yīng)用過程中應(yīng)用時(shí)間很長，技術(shù)相對(duì)來說比較成熟。主要是利用射線對(duì)壓力容器內(nèi)部的裂縫進(jìn)行檢測(cè)和探傷。因?yàn)橹圃旃に嚨脑?，壓力容器的裂縫主要是在焊接部位。一旦焊接縫隙不符合標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)因內(nèi)部壓力不穩(wěn)給壓力容器的運(yùn)行帶來隱患。按照放射源來分，射線檢測(cè)主要分為X射線經(jīng)檢測(cè)和 射線檢測(cè)。X射線主要應(yīng)用于體積小、厚度薄的壓力容器，射線主要用于厚壁、球形或難以架設(shè)X射線的壓力容器。

射線檢測(cè)技術(shù)可以準(zhǔn)確地直觀顯示出壓力容器的內(nèi)部缺陷，判定內(nèi)部焊縫、夾渣、氣孔等問題。但其也有不足之處，可能會(huì)因?yàn)榕臄z原因漏檢。檢測(cè)成本高，放射源有一定的危險(xiǎn)性，在檢測(cè)時(shí)要采取防護(hù)措施。

3.4 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于非吸收性材料的表面。滲透劑在設(shè)備缺陷位置形成非多孔物質(zhì)而留下痕跡。這種技術(shù)主要應(yīng)用于有色金屬、塑料陶瓷等壓力容器表面的開口缺陷。具體工作原理是將滲透液注入壓力容器管道中，滲透液會(huì)自動(dòng)流入并出現(xiàn)在壓力管道的裂縫中，然后用顯影劑在表面找到裂縫處。這種檢測(cè)方法操作簡便，可以用于各種形狀的壓力容器檢測(cè)，顯示的缺陷問題比較直觀，檢測(cè)成本低。但它和磁粉檢測(cè)的局限性一樣，對(duì)于被檢物體表面的光滑性有要求，只能檢測(cè)表面，無法探究內(nèi)部問題。

在采用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)壓力容器檢測(cè)前要做好準(zhǔn)備工作。對(duì)待檢容器做好實(shí)驗(yàn)和調(diào)查，對(duì)于壓力容器的形狀、結(jié)構(gòu)、大小、面積等信息進(jìn)行收集整理，對(duì)于缺陷位置進(jìn)行預(yù)判斷。然后徐根據(jù)檢測(cè)目的選擇合適的檢測(cè)技術(shù)。還要保證壓力容器內(nèi)部工作環(huán)境穩(wěn)定。還要對(duì)壓力容器無損檢測(cè)進(jìn)行校準(zhǔn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求校對(duì)設(shè)備參數(shù)，調(diào)整靈敏度。還可以采用多種檢測(cè)無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，來保證檢測(cè)評(píng)估的準(zhǔn)確性。在檢測(cè)結(jié)束后還要對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。結(jié)合相關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)危險(xiǎn)缺陷的程度劃分等級(jí)來評(píng)定。判定為不合格或是待整改等。

4 結(jié)語

壓力容器在使用過程中可能會(huì)因?yàn)楦鞣N原因而造成內(nèi)部壓力變化，從而導(dǎo)致容器損壞甚至引發(fā)爆炸。因此，確保壓力容器的安全使用、最大限度避免工廠發(fā)生安全事故來保證企業(yè)的效益和安全，保障每個(gè)工人的人身安全是十分重要的。無損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢測(cè)中被廣泛應(yīng)用是由于它本身具有很大的優(yōu)勢(shì)。通過無損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)壓力容器的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的問題缺陷，并作出處理，從而降低壓力容器的危險(xiǎn)性，保證其良好地運(yùn)作。但是現(xiàn)階段的無損檢測(cè)技術(shù)還存在一些不足之處，需要繼續(xù)探索完善創(chuàng)新。這樣才能提高檢測(cè)效果，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)長久穩(wěn)定發(fā)展。