提高在用壓力容器射線檢測(cè)檢測(cè)率的論述

摘要：壓力容器是一種能夠承擔(dān)各個(gè)流體介質(zhì)的密封性設(shè)備，被人們廣泛應(yīng)用在石油化工領(lǐng)域。壓力容器是用來(lái)承擔(dān)壓力，可能引起爆炸或者中毒等危害性較大事故的設(shè)備。為了能夠保障壓力容器的順利使用，可以在不影響被檢測(cè)對(duì)象使用的情況下對(duì)設(shè)備開(kāi)展射線檢測(cè)，通過(guò)必要的檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力容器中的裂紋、氣孔、夾雜缺陷問(wèn)題，并根據(jù)問(wèn)題來(lái)提出對(duì)應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：壓力容器? 射線檢測(cè)? 無(wú)損檢測(cè)? 檢測(cè)率

壓力容器是一種能夠承擔(dān)各個(gè)流體介質(zhì)的密封性設(shè)備，被人們廣泛應(yīng)用在石油化工領(lǐng)域。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，伴隨溫度的提升，壓力容器內(nèi)部的壓力會(huì)增強(qiáng)，在管理不及時(shí)的情況下會(huì)誘發(fā)比較嚴(yán)重的泄漏事故。因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)化工行業(yè)的安全生產(chǎn)，需要嚴(yán)格按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)開(kāi)展壓力容器檢驗(yàn)。射線檢測(cè)是壓力容器檢測(cè)常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，本文結(jié)合壓力容器的使用情況，就射線檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行探究，現(xiàn)將具體情況匯報(bào)如下[1-3]。

1 射線檢測(cè)基本情況概述

1.1 原理

射線檢測(cè)是按照光衍射的基本特點(diǎn)，借助高能X射線或者r射線來(lái)對(duì)材料進(jìn)行照射，對(duì)材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的掃描分析。 如果材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)成和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)不適應(yīng)，檢測(cè)射線的強(qiáng)度就會(huì)出現(xiàn)變化，通過(guò)對(duì)這種強(qiáng)度變化的分析能夠充分了解材料缺陷的位置和缺陷的屬性[1]。

1.2 適合應(yīng)用的范圍

射線檢測(cè)技術(shù)是壓力容器無(wú)損檢測(cè)的主要技術(shù)形式，在該技術(shù)的支持下能夠精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)管道焊接縫隙內(nèi)部存在的缺陷。射線檢測(cè)實(shí)施中所需要使用到的設(shè)備包含X射線探傷機(jī)、r射線源、高能x射線。

射線檢測(cè)對(duì)板厚較小的壓力容器內(nèi)部的縫隙檢測(cè)效果最為明顯，不僅如此，還可以將其應(yīng)用到超聲檢測(cè)領(lǐng)域，在重復(fù)性的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)容器設(shè)備可能存在的故障，就故障提出對(duì)應(yīng)的解決措施，由此來(lái)提升產(chǎn)品的質(zhì)量，為壓力容器缺陷返修提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持[2]。

射線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用類型具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，焊縫射線檢測(cè)——射線照相檢測(cè)。照相檢驗(yàn)會(huì)使用成像板來(lái)吸收存儲(chǔ)射線的能量，通過(guò)整合這些能量會(huì)產(chǎn)生陰影，形成圖像。在檢驗(yàn)操作的過(guò)程中黑度比較大的是缺陷影像。檢測(cè)過(guò)程中所使用到的設(shè)備包含膠片、金屬增感屏、射線源等內(nèi)容。檢測(cè)對(duì)象包含壓力容器設(shè)備的外在形體、壁厚、接頭、材質(zhì)、焊接縫隙。為了能夠獲得精準(zhǔn)的檢測(cè)信息，對(duì)于壁厚低于80mm的鋼材會(huì)選擇使用電壓為450kV的X射線機(jī)。第二，X射線實(shí)時(shí)成像法的使用。在壓力容器檢測(cè)的過(guò)程中，是為了能夠精準(zhǔn)地檢測(cè)壓力容器運(yùn)作潛在安全隱患，并對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的質(zhì)量和運(yùn)行動(dòng)態(tài)等作出精準(zhǔn)的判斷。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，X射線實(shí)時(shí)成像方法和傳統(tǒng)意義上的照相檢測(cè)技術(shù)相比具有自身獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)作用，在微小焦點(diǎn)X射線技術(shù)的深入發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代下，X射線的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)出數(shù)字化、靈敏性、可靠性的特點(diǎn)，在一些方面還會(huì)替代傳統(tǒng)膠片照相法。依據(jù)國(guó)家《氣瓶對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)》可以發(fā)現(xiàn)，一些高能實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)始被人們廣泛應(yīng)用到大厚度工件的檢測(cè)領(lǐng)域，比如圖像強(qiáng)化成像系統(tǒng)會(huì)被廣泛的應(yīng)用到蒸汽鍋爐、汽車輪軸焊縫、液化氣鋼瓶焊縫檢測(cè)領(lǐng)域。第三，射線層析檢測(cè)技術(shù)。射線層析檢測(cè)技術(shù)適合被人們應(yīng)用到精密構(gòu)件和特殊零構(gòu)件的檢測(cè)中，在具體實(shí)施操作的時(shí)候可以借助計(jì)算機(jī)形成圖像，并在射線掃描技術(shù)的支持下獲得每一層平面的物理信息，并通過(guò)對(duì)信息的轉(zhuǎn)化成像處理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)層面的檢測(cè)[3]。

2 壓力容器射線檢測(cè)的基本內(nèi)容

壓力容器在制造的初期階段便開(kāi)始了全部、局部射線探傷處理，在此之后如果容器內(nèi)部沒(méi)有出現(xiàn)異常的情況，是不需要再進(jìn)行射線檢測(cè)的。按照《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》的基本規(guī)定，需要進(jìn)行射線檢測(cè)的情況具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）容器使用過(guò)程中補(bǔ)焊過(guò)的部位。（2）在檢驗(yàn)過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)了焊縫表面的裂紋，則是需要對(duì)焊縫內(nèi)部的缺陷實(shí)施必要的檢驗(yàn)。（3）容器錯(cuò)邊量、棱角度超過(guò)制造標(biāo)準(zhǔn)要求部位的焊縫部位。（4）容器使用中出現(xiàn)焊縫接頭泄露部位以及兩邊延長(zhǎng)的部位。（5）容器承受交變載荷設(shè)備焊接接頭以及其他應(yīng)力的集中部位。（6）容器內(nèi)部存在襯里后者因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因無(wú)法進(jìn)行內(nèi)外部檢查的焊接接頭。（7）用戶提出特殊要求，需要進(jìn)行額外檢驗(yàn)的部位。在出現(xiàn)以上情況之后，檢驗(yàn)人員可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇是使用射線還是使用超聲波進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)之后總結(jié)之前過(guò)往的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后及時(shí)采取措施予以解決[4]。

3 射線檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

射線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是能夠直觀地顯示出工件內(nèi)部的缺陷和加工工件的大小，在具體實(shí)施操作的時(shí)候?qū)θ毕菟诘奈恢谩⑷毕蓍L(zhǎng)度和寬度的尺寸大小確定比較精準(zhǔn);射線底片可以作為原始的檢驗(yàn)記錄長(zhǎng)期保存;對(duì)于存在體積缺陷的夾渣、氣孔等缺陷問(wèn)題會(huì)顯示出較強(qiáng)的檢出率。

射線檢測(cè)的缺點(diǎn)是對(duì)一些面積型的缺陷檢測(cè)率較低，比如無(wú)法精準(zhǔn)的檢測(cè)裂紋、面積缺陷，在具體實(shí)施操作的時(shí)候需要適合的透照角度才能夠順利檢測(cè)，在檢測(cè)中受外界因素的干擾很容易出現(xiàn)遺漏檢測(cè)的問(wèn)題;在具體的檢測(cè)工作中如果零部件的厚度比較大，在具體檢驗(yàn)操作的時(shí)候很容易出現(xiàn)檢驗(yàn)精準(zhǔn)度下降的問(wèn)題;射線檢測(cè)不適合應(yīng)用在鋼材、鍛件等材質(zhì)結(jié)構(gòu)壓力容器的檢測(cè);在對(duì)壓力容器內(nèi)部零構(gòu)件檢測(cè)的過(guò)程中很難精準(zhǔn)的確定工件厚度方向的位置尺寸的大小[5]。

4 影響在用壓力容器射線檢測(cè)檢測(cè)率的因素分析

4.1 射線源和能量

在使用X射線、Y射線開(kāi)展壓力容器檢測(cè)時(shí)，受檢測(cè)方法和照相質(zhì)量差異的影響，射線檢測(cè)率不同。而出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象的本質(zhì)原因是兩個(gè)類型射線的能譜不同，X射線是連續(xù)譜，Y射線是線狀譜。從實(shí)際應(yīng)用操作上來(lái)看，X射線檢測(cè)的穿透能力較強(qiáng)，且在檢測(cè)操作的時(shí)候具有比較多的對(duì)比度較強(qiáng)的軟射線，和Y射線檢測(cè)相比，X射線檢測(cè)的精準(zhǔn)度較高。在使用X射線檢測(cè)時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)管電壓來(lái)因地制宜地對(duì)檢測(cè)信息進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，根據(jù)檢測(cè)在用壓力容器的厚度來(lái)設(shè)置適合的管電壓，目的是能夠有效提升檢測(cè)的精準(zhǔn)性。和X射線檢測(cè)相比，Y射線的能量由同位素的種類大小決定，每一個(gè)同位素所產(chǎn)生的Y射線能量是固定的， 因此也就無(wú)法根據(jù)檢測(cè)零部件的實(shí)際情況來(lái)對(duì)Y射線能量做出適當(dāng)?shù)牧私?，更無(wú)法根據(jù)檢測(cè)零部件的實(shí)際情況來(lái)對(duì)Y射線能量進(jìn)行調(diào)控，最終導(dǎo)致射線檢測(cè)的精準(zhǔn)性無(wú)法被保障[6]。

4.2 透照方式

通過(guò)對(duì)幾何不清晰公式的分析可以發(fā)現(xiàn)，壓力容器上小裂縫出現(xiàn)的原因是內(nèi)透照缺陷到膠片的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了源在外透照相缺陷到膠片的距離，最終使得檢測(cè)過(guò)程中幾何形狀的不清晰度增加。另外，在將射線檢測(cè)應(yīng)用到壓力容器檢驗(yàn)中時(shí)還會(huì)發(fā)現(xiàn)，壓力容器內(nèi)部表面裂紋開(kāi)口會(huì)小于焦點(diǎn)的尺寸，這樣的差距會(huì)使得裂紋和膠片之間的距離增大，裂紋和膠片之間距離的增大會(huì)影響到底片上的小缺陷影像，導(dǎo)致檢測(cè)對(duì)比度在不同程度上降低，檢測(cè)圖像的橫向尺寸會(huì)變寬，圖像上的缺陷邊界也會(huì)變得更加模糊，最終會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)的靈敏度降低[4-5]。

4.3 焦距

在采取射線檢測(cè)時(shí)，為了能夠提升檢測(cè)的精準(zhǔn)性，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇的焦距，不能出現(xiàn)因焦距選擇不合理所引發(fā)的射線檢測(cè)率受損問(wèn)題。在開(kāi)展測(cè)試的時(shí)候還需要采取措施增大射線源和底片之間的間隔距離。

在具體實(shí)施操作的時(shí)候，通過(guò)使用幾何不清晰度的公式會(huì)發(fā)現(xiàn)，幾何不清晰度會(huì)伴隨射線源和底片距離的增大而減小，這樣的變化趨勢(shì)十分有利于對(duì)壓力容器內(nèi)部裂紋缺陷的檢測(cè)，且檢測(cè)效果良好。但是在射線檢測(cè)焦距增大之后，為了能夠?qū)Σ磺逦牧鸭y的精準(zhǔn)把握，還需要采取必要的措施降低管電壓，從而確保底片能夠達(dá)到合理的黑度。

5 提升在用壓力容器射線檢測(cè)檢測(cè)率的對(duì)策分析

5.1 采取積極的措施選擇適合的射線源和能量

在開(kāi)展壓力容器檢測(cè)的過(guò)程中需要優(yōu)先選擇X射線，特別是需要使用X射線來(lái)檢測(cè)壓力容器內(nèi)部裂紋。在X射線能量無(wú)法滿足壓力容器在線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可以額外使用Y射線來(lái)開(kāi)展檢測(cè)。

X射線檢測(cè)底片作用下的檢測(cè)對(duì)比度、清晰度、顆粒度要優(yōu)于Y射線，基于這樣的特點(diǎn)需要按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇Y射線開(kāi)展檢測(cè)，從而有效提升檢測(cè)效率。

5.2 選擇適合的透照方式

在使用射線檢測(cè)方式檢測(cè)壓力容器的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，與雙壁透照相比，單壁透照在使用的時(shí)候會(huì)獲得更為精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果，因此，在檢測(cè)分析的時(shí)候要著重選擇使用單壁透照的檢測(cè)方式。在射線檢測(cè)無(wú)法對(duì)壓力容器開(kāi)展單壁透照時(shí)，可以選擇使用雙壁透照的檢測(cè)方式。在壓力容器表面出現(xiàn)裂紋缺陷時(shí)，需要在使用外透檢測(cè)的同時(shí)，輔助使用內(nèi)透檢測(cè)方法。

5.3 選擇適合的焦距

在使用射線檢測(cè)壓力容器的時(shí)候，需要相關(guān)人員能夠根據(jù)壓力容器的應(yīng)用情況留下確定適合的檢測(cè)焦距，通過(guò)科學(xué)地確定檢測(cè)焦距來(lái)提升射線的檢測(cè)率。而從實(shí)際檢測(cè)操作來(lái)看，能夠攜帶的X射線機(jī)的焦距是固定的，在檢測(cè)的過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。因此，在對(duì)壓力容器開(kāi)展檢測(cè)的時(shí)候可以按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合計(jì)算結(jié)果開(kāi)展檢測(cè)。

6 在用壓力容器射線檢測(cè)工作開(kāi)展所需要注意的問(wèn)題

6.1 優(yōu)先選擇單壁透照的方式

在選擇透照方式的時(shí)候要注重選擇單壁透照的方式，且射線探傷的靈敏度和射線照相的對(duì)比度、清晰度存在密切的關(guān)聯(lián)。在膠片、暗室基本條件固定的情況下，檢測(cè)對(duì)比度和衰減系數(shù)u、散射比n存在關(guān)聯(lián)，

在開(kāi)展檢測(cè)操作的時(shí)候，為了保障射線具有一定的穿透力，需要根據(jù)工件的厚度來(lái)確定射線的能量。在具體實(shí)施操作的時(shí)候，雙壁透照所需要的射線能量要比單壁透照所需要的能量大。為此，在具體實(shí)施操作的時(shí)候，單壁透照要比雙壁透照顯示出更高的對(duì)比度。不僅如此，射線探傷本身的清晰度水平也和射線的能量存在正相關(guān)的關(guān)系。通過(guò)以上分析可以總結(jié)出，單壁透照要比雙壁透照的清晰度、對(duì)比度強(qiáng)，更加適合被應(yīng)用到壓力容器的檢驗(yàn)中。

6.2 單壁外透方法是單壁透照的主要檢測(cè)方法

在具體實(shí)施操作的時(shí)候，單壁透照中的單壁外透檢測(cè)方式是常用的單壁透照檢測(cè)方法，因?yàn)樵趉數(shù)值確定的情況下，單壁內(nèi)透方法要比單壁外透方法的透照長(zhǎng)度長(zhǎng)。但是在實(shí)際檢驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)，受壓力容器主體焊縫接口不對(duì)稱、破口外大內(nèi)小的影響，越是靠近壓力容器內(nèi)部，期間所展現(xiàn)出來(lái)的缺陷就越明顯。壓力容器內(nèi)表面在長(zhǎng)期和腐蝕介質(zhì)接觸的情況下，很容易出現(xiàn)各個(gè)形態(tài)的腐蝕問(wèn)題。

6.3 在透照分析的時(shí)候要盡可能地選擇較高的透照電壓，提升照相寬容度

通過(guò)選擇較高的透照電壓，能夠減少透照分析的對(duì)比度，提升射線探傷的寬容度，降低不同區(qū)域范圍內(nèi)的黑度數(shù)值。確保透照電壓在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定黑度要求數(shù)值的情況下來(lái)提升檢測(cè)成效。

在開(kāi)展檢驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，容器焊縫超過(guò)3mm的壓力容器比較多，基于壓力容器的自動(dòng)化屬性，在對(duì)壓力容器開(kāi)展檢測(cè)的時(shí)候，需要根據(jù)常規(guī)參數(shù)設(shè)定來(lái)透照這個(gè)類型的焊縫，并在檢測(cè)的時(shí)候嚴(yán)格控制射線的照射角度。

射線探傷對(duì)壓力容器體積缺陷的檢測(cè)會(huì)顯示出較高的靈敏度，在具體實(shí)施操作中發(fā)現(xiàn)，對(duì)壓力容器裂紋缺陷的檢出率和壓力容器的透照方向存在關(guān)聯(lián)，如果容器缺陷所在平面和射線處于平行狀態(tài)時(shí)，射線透照方向上的缺陷厚度將會(huì)增大，這時(shí)射線透照的對(duì)比度也會(huì)達(dá)到最大的狀態(tài)，壓力容器的缺陷檢出率達(dá)到最高的狀態(tài)。而當(dāng)壓力容器缺陷所在平面和射線透照方向呈現(xiàn)垂直狀態(tài)時(shí)，缺陷在射線透照方向的厚度好對(duì)比度一般為零。通過(guò)射線探傷檢測(cè)是無(wú)法發(fā)現(xiàn)缺陷的。

經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)研究證明，在射線對(duì)壓力容器裂紋的照射角超過(guò)15°時(shí)，就容易出現(xiàn)漏檢的問(wèn)題;在射線對(duì)壓力容器裂紋的照射角等于15°時(shí)，裂紋的檢出率為50%;在射線對(duì)壓力容器裂紋的照射角是10°時(shí)，裂紋的檢查率是70%。因此，為了能夠更好地檢測(cè)出壓力容器上的裂紋，照射角的度數(shù)越小越好。

6.4 在檢測(cè)壓力容器裂紋缺陷的時(shí)候需要注重區(qū)分介質(zhì)垢層和氧化皮表面的開(kāi)裂

按照規(guī)范的壓力容器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)壓力容器設(shè)備開(kāi)展探傷檢測(cè)時(shí)需要采取積極的措施清理焊接縫隙的探傷部位，消除影響檢測(cè)的干擾因素。但是在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，受各個(gè)因素的影響，介質(zhì)垢層、氧化皮開(kāi)裂在底片上出現(xiàn)的影像和容器本體的裂紋很難區(qū)分，在檢測(cè)的時(shí)候容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷。為了能夠解決這個(gè)問(wèn)題，需要對(duì)容易出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行判定，排除垢皮和氧化皮對(duì)裂紋缺陷檢測(cè)的干擾[6]。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，提升壓力容器檢測(cè)的精準(zhǔn)度和檢測(cè)質(zhì)量是相關(guān)檢測(cè)人員在工作中始終追尋的一個(gè)發(fā)展方向。在對(duì)壓力容器開(kāi)展檢驗(yàn)分析時(shí)，需要相關(guān)人員全面收集整理壓力容器檢測(cè)的缺陷性問(wèn)題，針對(duì)缺陷制定出對(duì)應(yīng)的方案，選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)技術(shù)實(shí)施檢測(cè)。其中，射線檢測(cè)是用來(lái)壓力容器檢測(cè)的重要技術(shù)形式。在具體實(shí)施操作的時(shí)候，為了能夠提升壓力容器射線檢測(cè)率和檢測(cè)精準(zhǔn)性，需要相關(guān)人員對(duì)射線檢測(cè)的影響因素進(jìn)行全面的分析，并根據(jù)分析結(jié)果制定出科學(xué)的、能夠提升檢測(cè)率的措施，從而有效提升壓力容器的檢測(cè)率。

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作者簡(jiǎn)介：舒玲玲（1982—），女，大專，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械、工程管理。