試析射線檢測技術(shù)在壓力容器檢驗中的應(yīng)用

＊曾 輝

（廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司 廣東 511496）

壓力容器隸屬于特種設(shè)備范疇，極容易引發(fā)爆炸、中毒等問題，執(zhí)行相應(yīng)的安全檢測操作顯得尤為重要。在應(yīng)用無損檢測技術(shù)時，主要是針對被檢測對象。當(dāng)材料內(nèi)部出現(xiàn)異常問題，相關(guān)人員可根據(jù)反應(yīng)變化特點，如熱、聲等，以及工程材料、零部件等探測，確定缺陷的具體性質(zhì)和形狀，避免材料和設(shè)備出現(xiàn)問題。從以往工作開展中能夠看出，常見的無損檢測方式有射線檢測、超聲波檢測等，其中，射線檢測的應(yīng)用價值和優(yōu)勢十分明顯。

1.射線檢測的物理基礎(chǔ)及X射線照相法原理

(1)射線檢測的物理基礎(chǔ)

X射線產(chǎn)生于X射線管之中，該類射線管屬于真空管，主要涉及到的內(nèi)容有陰極和陽極，陰極材料為鎢絲，陽極為靶。當(dāng)管電壓加入后，陰極將會釋放很多電子，電子被加速后逐漸靠向陽極，并以很大速度撞擊靶，撞擊過程會失去很多動能，大部分動能會轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，只有很少一部分會發(fā)展為X射線。當(dāng)X射線通過物質(zhì)后，部分光子會與物質(zhì)出現(xiàn)相互作用，其中最為常見的形式有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等。少數(shù)光子會被物質(zhì)吸收，還有一些光子會被物質(zhì)散射出去，加強(qiáng)射線的穿透強(qiáng)度。當(dāng)X射線透過一定厚度物體之后，透照射線之中同樣會包含一次射線、散射線等。窄束射線之中，能夠到達(dá)檢測器的只有一次射線，寬束射線除了一次射線外，還涉及到一些散射線。

(2)X射線照相法的原理

射線檢測主要是針對物質(zhì)內(nèi)部宏觀幾何缺陷進(jìn)行探測，借助于膠片對信息進(jìn)行記錄，同樣屬于無損檢測范疇。射線在穿透物體階段，能夠與物質(zhì)發(fā)生相互作用，受吸收及散射因子影響，強(qiáng)度也會逐漸減弱。之所以會出現(xiàn)這種情況，主要是受以下兩個因素影響：第一，物質(zhì)的衰減系數(shù)；第二，穿透厚度。當(dāng)射線穿透物體后，缺陷部分和測試片自身射線強(qiáng)度會與試樣自身衰減系數(shù)不一致。當(dāng)膠片與膠片敏感之后，膠片上的部分黑度也會產(chǎn)生明顯不同。工作人員可借助觀察燈，了解黑度差異構(gòu)成的不同形狀圖像內(nèi)容，并根據(jù)圖像判斷缺陷情況，最終確定測試件的質(zhì)量。

2.射線檢測優(yōu)勢和缺陷

射線檢測優(yōu)缺點主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，射線檢測的主要記錄介質(zhì)為底片，更具直觀和真實性效果，能夠保存的期限較長；第二，依靠底片的黑度差，可以讓工件內(nèi)部缺陷得到更好反應(yīng)，明確缺陷大小及形狀，確定缺陷的具體位置；第三，在底片幫助下，工作人員可執(zhí)行氣孔、夾渣及未焊透等問題的檢測，需要注意的是，如果透照角度不合適，裂紋及未熔合問題很容易出現(xiàn)漏檢；第四，該檢測方式適合在厚度較薄工件檢測上進(jìn)行應(yīng)用，并不適合厚度較大的工件；第五，適合針對板管對接焊縫、管座角焊縫及管板角焊縫問題進(jìn)行檢測；第六，由于射線檢測需要完全穿透工件，部分工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件復(fù)雜，很可能會對X射線透照產(chǎn)生限制；第七，透照工件具備一定厚度，但只能通過底片影響進(jìn)行判斷，無法在厚度上對缺陷問題進(jìn)行準(zhǔn)確定位；第八，對應(yīng)的檢測成本較高；第九，X射線自身具備一定的輻射性特點，一旦出現(xiàn)超劑量應(yīng)用，便容易引發(fā)人體的放射性損傷，因此，在執(zhí)行X射線照相操作時，相關(guān)人員必須做好防護(hù)。

3.常見的壓力容器無損檢測技術(shù)

(1)超聲波檢測技術(shù)

對于常見的超聲波檢測的應(yīng)用，其主要依據(jù)設(shè)備發(fā)出的超聲波在介質(zhì)中來回反射所接受的信號不同。在超聲波傳遞過程中，會有對應(yīng)的衰減現(xiàn)象出現(xiàn)，相關(guān)人員可根據(jù)超聲波衰減情況分析，了解設(shè)備表面是否出現(xiàn)問題。實際應(yīng)用階段，超聲波檢測技術(shù)能夠?qū)缚p內(nèi)部隱藏缺陷進(jìn)行有效檢測，明確壓力容器高壓螺栓的潛在質(zhì)量問題。另外，該檢測技術(shù)具備較高的指向性和靈敏度，檢測速度極快，但其對應(yīng)的定量表征準(zhǔn)確性不足。超聲波檢測原理圖如圖1所示。

圖1 超聲波檢測原理圖

(2)滲透檢測技術(shù)

在使用滲透檢測技術(shù)對容器進(jìn)行檢測時，首先，需要使用特定的滲透液均勻涂抹在需要檢測的工件表面，再配合使用相應(yīng)的顯示劑用來確定需要檢測位置是否會出現(xiàn)顯色現(xiàn)象，以此達(dá)到檢測工件是否有工藝缺陷。需要檢測的容器表面需要具有浸潤效果，如果壓力容器存在缺陷，那么能夠為液體進(jìn)入到壓力容器殼體創(chuàng)造前提條件，后續(xù)，工作人員需要將壓力容器表面滲透液及時擦除，應(yīng)用顯像劑等，用以檢測壓力容器的實際情況，如果發(fā)現(xiàn)滲透液殘留，證明滲透液所在位置存在明顯的缺陷問題。相比之下，滲透檢測技術(shù)具備操作簡單、費用低等優(yōu)勢，但無法將表層以下的缺陷問題檢測出來，只能明確開口暴露于表面的缺陷問題，還容易對工件所在環(huán)境產(chǎn)生影響。

(3)磁粉檢測技術(shù)

壓力容器在應(yīng)用時，往往存在一些應(yīng)力集中區(qū)域，此時，工作人員可依靠磁記憶檢測方式進(jìn)行檢測，確保表面裂紋、內(nèi)部裂紋等能夠得到順利突顯。總的來說，磁粉檢測技術(shù)是日常中常用的檢測技術(shù)，但是此類技術(shù)在應(yīng)用中還需要結(jié)合其他無損檢測技術(shù)相互配合進(jìn)行相應(yīng)檢測。相比之下，磁粉檢測技術(shù)涉及到的裝置和儀器內(nèi)容十分簡單，操作性較強(qiáng)。與此同時，還能將各種問題展示出來，該特點與射線檢測技術(shù)類似，相關(guān)人員可根據(jù)觀察結(jié)果，確定壓力容器質(zhì)量問題出現(xiàn)的具體位置。實際上，磁粉檢測技術(shù)可依靠自身所產(chǎn)生的磁場，將缺陷內(nèi)容直觀反應(yīng)出來，檢測優(yōu)勢十分明顯。需要注意的是，非磁鐵材料制造的壓力容器檢測，該技術(shù)很難呈現(xiàn)出較高的應(yīng)用價值。因此，針對檢測對象的選擇，工作人員應(yīng)按照相關(guān)要求進(jìn)行。

(4)聲發(fā)射檢測

聲發(fā)射技術(shù)屬于是常見的無損檢測手段之一，應(yīng)用時能夠呈現(xiàn)出明顯的動態(tài)性優(yōu)勢，相關(guān)人員可從生發(fā)射信號對應(yīng)的裂縫角度著手，為裂紋所在區(qū)域以及狀態(tài)判定提供幫助，在提升壓力容器安全檢測效率同時，保證壓力容器安全性能得到良好優(yōu)化，便于后續(xù)工作的開展。

4.射線檢測技術(shù)在壓力容器檢驗中的應(yīng)用

(1)壓力容器焊縫缺陷評估

要想提高壓力容器的制造水平，在焊接質(zhì)量檢查方面，可引入無損檢測方式，具體操作時，工作人員可從檢測目的著手，確定最佳檢測時機(jī)。例如，在封頭壓制成型之后，可立即開展封頭拼接過程的焊縫檢測操作，提升缺陷檢查效率。反觀拼接焊縫，可通過100%射線或者是超聲波檢測進(jìn)行。實施階段，工作人員可根據(jù)下料、小板拼接大板、成型及無損檢測的順序執(zhí)行，提升成型合格率。大多數(shù)情況下，焊縫周圍往往會出現(xiàn)一些裂紋，在檢測時，工作人員可利用綜合檢測模式。例如，在超聲波檢測壓力容器焊縫時，管理者可了解探頭傾斜角度的變化情況，當(dāng)探頭傾斜角度較大時，極容易導(dǎo)致波程大幅增加，增加波能消耗，最終影響到探傷靈敏度。如果探頭傾斜角度較低，裂紋等問題也很難被反應(yīng)。針對焊縫掃描死角，管理者同樣需要提高關(guān)注度，尤其是當(dāng)探頭做鋸齒形運(yùn)動階段，傾斜角度需要得到合理調(diào)整?？偟膩碚f，在設(shè)備的焊縫掃描階段，設(shè)備對位置的掃描與掃描訊號有著十分緊密的關(guān)系，其中超聲波發(fā)射面焊縫波紋位置是主要集中區(qū)域，此時，工作人員可在附近涂抹一些耦合劑。需要注意的是，針對焊接接頭熱影響區(qū)的掃描，與焊縫區(qū)域的缺陷類型差異性明顯，稍有不慎，便會對潛在缺陷判定產(chǎn)生影響。

(2)壓力容器安全管理

執(zhí)行承壓設(shè)備內(nèi)部缺陷檢測任務(wù)時，射線檢測較為常見，尤其是在體積性缺陷檢測方面體現(xiàn)的更加明顯。為了確保壓力容器安全檢測水準(zhǔn)得到提升，人們應(yīng)確保X射線強(qiáng)度長期保持均勻狀態(tài)，當(dāng)射線透過被檢測物體后，存在缺陷部位與五缺陷部位之間所呈現(xiàn)出的射線吸收能力完全不同。其中，有缺陷部位的射線強(qiáng)度更大，相關(guān)人員可根據(jù)該特性，判斷工件中是否存在缺陷情況。另外，從射線照相技術(shù)檢測對象分析結(jié)果中能夠看出，常見內(nèi)容有尺寸不同的容器、管子接頭等等，而射線檢測技術(shù)能夠?qū)υ擃愔饾u缺陷內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，應(yīng)用價值較高，常見缺陷類型包括裂紋、氣孔等。

(3)射線檢測底片復(fù)評抽查的質(zhì)量控制

在執(zhí)行射線探傷任務(wù)時，經(jīng)常會遇到底片質(zhì)量較差的問題，最終對底片評定帶來極大影響。之所以會出現(xiàn)該問題，主要是由于人們對深度試塊的選擇不夠重視，進(jìn)而引發(fā)根部咬邊等缺陷。為了規(guī)避上述現(xiàn)象，相關(guān)人員應(yīng)做好以下幾方面工作：首先，明確一些重要缺陷的特點。其次，檢測人員可根據(jù)現(xiàn)場交底工作要求，確定射線檢測比例，以及相關(guān)內(nèi)容，保證底片復(fù)審工作正常開展。最后，射線檢測報告審查時，相關(guān)人員應(yīng)重點關(guān)注壓力容器片號及缺陷類型等，一旦發(fā)現(xiàn)具體結(jié)果與相關(guān)要求不相符，工作人員應(yīng)及時進(jìn)行返修操作，重點關(guān)注報告內(nèi)容是否全面，以及焊口是否滿足各項要求。

(4)射線檢測工藝的監(jiān)督檢驗

射線檢測工藝的監(jiān)督檢驗工作開展主要包括以下幾方面：第一，專用操作指導(dǎo)書的抽查和檢測。工作人員在執(zhí)行具體任務(wù)內(nèi)容時，應(yīng)確定壓力容器的對應(yīng)檢測比例等內(nèi)容，通過射線操作指導(dǎo)書抽查，保證通用工藝規(guī)程覆蓋范圍能夠得到提升，對于操作指導(dǎo)書內(nèi)容填寫，需要由II級或者是III級工作人員進(jìn)行；第二，了解射線透照幾何方式的選擇情況。在透照方式選擇上，工作人員可按照透照靈敏度等內(nèi)容，執(zhí)行多方位、多角度分析，實際實施過程中，也要強(qiáng)化單壁透照模式應(yīng)用力度，雙壁透照方式作為備用選擇；第三，檢測過程控制的監(jiān)督檢驗。該項工作執(zhí)行上，可同樣以檢驗人員角度為出發(fā)點，提升對射線拍片操作質(zhì)量及底片質(zhì)量的控制力度。為了讓射線拍片操作質(zhì)量控制水準(zhǔn)不斷提升，相關(guān)檢驗人員需要遵循工藝指導(dǎo)書中的各項要求，避免檢測質(zhì)量出現(xiàn)問題。對于底片評定質(zhì)量控制操作，主要由II級工作人員負(fù)責(zé)，還要建設(shè)好評片室環(huán)境，讓觀片燈光照強(qiáng)度滿足具體要求，之后確定底片質(zhì)量檢查程序。當(dāng)初評工作完成后，工作人員還要進(jìn)行復(fù)評。復(fù)評階段，倘若最終結(jié)論與初評不相符，工作人員應(yīng)與初評人員進(jìn)行交流，通過復(fù)拍片等方法，執(zhí)行二次驗收操作。如果出現(xiàn)超標(biāo)缺陷，工作人員可與之前的檢驗員進(jìn)行交流，為后續(xù)復(fù)拍工作的確定提供依據(jù)。

5.結(jié)論

針對壓力容器安全檢測工作的開展，射線檢測技術(shù)應(yīng)用顯得尤為重要，現(xiàn)階段，射線照相檢測技術(shù)和射線實時成像檢測技術(shù)優(yōu)勢較為明顯，具備較高的應(yīng)用成熟度，但從具體應(yīng)用角度來說，依舊存在很多不足。由于檢測方式不同，對應(yīng)的工作原理差異明顯，相關(guān)人員應(yīng)明確不同技術(shù)的檢測范圍，呈現(xiàn)出更好的檢測效果。在后續(xù)發(fā)展方面，射線檢測技術(shù)在壓力容器檢驗中的應(yīng)用深入度還會繼續(xù)提升，相關(guān)研究人員應(yīng)根據(jù)實際需求，制定新的檢測程序和手段，突出更好的檢測效果。