曹清源

（墾區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所北安分所 黑龍江省北安市 164095）

淺談壓力容器的無(wú)損檢測(cè)

曹清源

（墾區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所北安分所 黑龍江省北安市 164095）

壓力容器基本都是在承壓狀態(tài)下工作，并且所處理的介質(zhì)多為高溫或易燃易爆，危險(xiǎn)性極高，因此世界各國(guó)均將壓力容器作為特種設(shè)備予以強(qiáng)制性管理。壓力容器的無(wú)損檢驗(yàn)的類型和功能也隨應(yīng)用場(chǎng)合的不同而隨之變化，本文對(duì)無(wú)損檢測(cè)的主要方法和檢驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題探討。

壓力容器；無(wú)損檢測(cè)；缺陷探察技術(shù)

1 無(wú)損檢測(cè)的主要方法

無(wú)損檢測(cè)是在非破壞條件下，對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程中材料、零部件和最終產(chǎn)品的質(zhì)量及性能進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)定，以及對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品在服役期間的使用可靠性及安全性進(jìn)行評(píng)估的技術(shù)。常見(jiàn)的無(wú)損檢測(cè)的方法有：超聲波檢測(cè)、射線檢測(cè)、滲透檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、管材渦流檢測(cè)法。其中超聲檢測(cè)系指采用脈沖反射式探傷儀，發(fā)射和25或5MHz頻率聲波檢測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行等級(jí)分類的全過(guò)程。聲發(fā)射是利用材料受力作用產(chǎn)生形變，并且以以波形式產(chǎn)生應(yīng)變能的現(xiàn)象。而這種反射波正好可以反映材料的性質(zhì)。聲發(fā)射檢測(cè)是容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測(cè)，檢驗(yàn)損傷程度的一種新方法。

另外用紅外熱成像技術(shù)，探測(cè)目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過(guò)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備，我們稱為紅外熱成像儀。我們?nèi)搜勰軌蚋惺艿降目梢?jiàn)光波長(zhǎng)為：0.38 ～0.78μm。通常我們將比0.78μm長(zhǎng)的電磁波，稱為紅外線。自然界中，一切物體都會(huì)輻射紅外線，因此利用探測(cè)器測(cè)定目標(biāo)本身和背景之間的紅外線差，可以得到不同的紅外圖像，稱為熱圖像。

2 壓力容器的無(wú)損檢測(cè)方法

壓力容器表面無(wú)損檢測(cè)應(yīng)注意以下的事項(xiàng)：除按一般壓力容器的要求進(jìn)行外部檢查外，還應(yīng)主要檢查各種閥門(mén)開(kāi)閉是否正常；壓力表、液位計(jì)等安全附件是否按規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，其使用是否在校驗(yàn)期限內(nèi)；容器、管道和管閥連接處是否有泄露；貯槽的外表面（特別是外筒的頂部、底部外表面）是否有“冒汗”、“結(jié)霜”；支腿的損壞，基礎(chǔ)下沉、傾斜、開(kāi)裂，緊固螺栓的完好情況。

2.1 壓力容器制造過(guò)程中采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

在壓力容器制造過(guò)程中，要求制造廠對(duì)每一臺(tái)壓力容器都要編制一套完整的工藝文件。這些工藝文件具有指導(dǎo)生產(chǎn)、保證質(zhì)量、提高效率的作用。在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格執(zhí)行已定的工藝，從下料，到成型，到焊接組裝，到壓力試驗(yàn)，每道工序的開(kāi)始前和完成后，都要經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)員檢查確認(rèn)，方可繼續(xù)，做到在制品隨工藝流程卡一同進(jìn)入下道工序。壓力容器在工廠的制造工藝過(guò)程包括球殼鋼板的切割及壓制成型，人孔、接管和支柱的焊接等；在工廠制造過(guò)程中對(duì)無(wú)損檢測(cè)的要求為球殼鋼板的超聲檢測(cè)，球殼板坡口的磁粉或滲透檢測(cè)人孔、接管和支柱焊縫的磁粉或滲透檢測(cè)；檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》（JB4730-2005）。對(duì)球殼用鋼板進(jìn)行超聲檢測(cè)的主要目的是發(fā)現(xiàn)板材在冶煉和軋制過(guò)程中產(chǎn)生的白點(diǎn)、裂紋和分層等缺陷。

2.2 壓力容器使用過(guò)程中無(wú)損檢測(cè)

通過(guò)設(shè)備的失效分析表明，疲勞裂紋、磨損/腐蝕、變形是機(jī)械構(gòu)件失效的三大原因，其中疲勞裂紋以及腐蝕均可以通過(guò)周期性的無(wú)損檢測(cè)來(lái)發(fā)現(xiàn)，從而合理安排檢修時(shí)間達(dá)到狀態(tài)維修的目的。壓力容器在現(xiàn)場(chǎng)的組裝方法主要有散裝法和球帶組裝法等。球罐焊縫的檢測(cè)采用橫波斜探頭由罐外向罐內(nèi)檢測(cè)的方法，因?yàn)楹附咏宇^的影響以及焊縫中存在的危險(xiǎn)性缺陷往往與檢測(cè)面垂直或成一定角度，所以要采用橫波斜探頭。檢測(cè)面選擇在球罐外表面由外向內(nèi)檢測(cè)，則內(nèi)表面焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的缺陷都位于半波程掃查的范圍以內(nèi)，因?yàn)樵诎氩ǔ谭秶鷥?nèi)聲速擴(kuò)散小、衰減小，定位、定量準(zhǔn)確，檢測(cè)靈敏度高。又由于球罐內(nèi)表面受介質(zhì)腐蝕的影響，內(nèi)表面比較粗糙、凹凸不平。打磨效果亦很難滿足檢測(cè)要求。從內(nèi)表面檢測(cè)則耦合效果差，檢測(cè)靈敏度很難得到保證，檢測(cè)質(zhì)量亦難以得到保證。而球罐外表面由于沒(méi)有介質(zhì)腐蝕的影響，同時(shí)又有防銹漆層的保護(hù)，在打磨去除防銹漆層后，外表面很容易露出金屬光澤，表面粗糙度小，耦合好，檢測(cè)靈敏度高。

3 壓力容器無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)注意的問(wèn)題

采用氣壓或氣液組合耐壓試驗(yàn)的容器，對(duì)其A類和B類焊接接頭進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)。凡被補(bǔ)強(qiáng)圈、支座、墊板、內(nèi)件等所覆蓋的焊接接頭，以及先拼板后成形凸形封頭上的所有拼接接頭，應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)；對(duì)于滿足GB150.3-2011中6.1.3不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管，自開(kāi)孔中心、沿容器表面的最短長(zhǎng)度等于開(kāi)孔直徑的范圍內(nèi)的焊接接頭，應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)；承受外載荷的公稱直徑DN≥250mm的接管與接管對(duì)接接頭和接管與高頸法蘭的對(duì)接接頭，應(yīng)對(duì)其A類及B類焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)。

檢測(cè)面處理的是否清潔直接影響缺陷的檢出率、影響檢測(cè)靈敏度。因?yàn)楣ぜ砻娴钠釋雍痛衷毂砻鏁?huì)影響耦合效果所以對(duì)檢測(cè)面打磨要求是：打磨后被檢工件的表面要完全露出金屬光澤。在檢測(cè)過(guò)程中要保證耦合劑在工件表面上處于完全潤(rùn)濕狀態(tài)，在具體操作中應(yīng)兩人配合，一人刷耦合劑，一人檢測(cè)。耦合劑一次不要刷太長(zhǎng)的距離，應(yīng)緊配合檢測(cè)人員的速度，一邊刷一邊檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)人員不要著急、要保證探頭與工件表面保持良好的接觸。同時(shí)要控制好掃查速度和掃查間距以防止缺陷漏檢。檢測(cè)時(shí)環(huán)境溫度不宜太高。在夏季太陽(yáng)光的直射之下，球罐焊縫表面的溫度很高，這樣就很容易使刷涂的耦合劑很快的蒸發(fā)，使耦合劑的濃度變稠、變干，這樣既影響探頭的移動(dòng)速度也影響檢檢測(cè)的靈敏度。同時(shí)使檢測(cè)人員也十分燥熱，不能靜下心來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

4 壓力容器無(wú)損檢測(cè)的發(fā)展方向

近年來(lái)壓力容器產(chǎn)品大型化、高參數(shù)化的趨勢(shì)日益明顯，壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展和深入人心。人們開(kāi)始意識(shí)到提高壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)水平，保證產(chǎn)品的安全可靠性是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過(guò)程。雖然無(wú)損檢測(cè)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，但其發(fā)展和應(yīng)用水平仍有相當(dāng)大的距離。其中有技術(shù)上的也有管理上的問(wèn)題，應(yīng)正視這些問(wèn)題。同時(shí)，還應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到無(wú)損檢測(cè)方法的局限性，要以創(chuàng)新的精神推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展?？傊?，隨著科技的發(fā)展和建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督力度的加強(qiáng)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在建設(shè)工程中的作用將日益明顯，正在成為工程質(zhì)量控制、檢測(cè)的重要手段之一，在今后的工程建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，無(wú)損檢測(cè)同時(shí)是一種耗費(fèi)技術(shù)資源的工作，影響無(wú)損檢測(cè)的可靠性還有無(wú)損檢測(cè)人員技術(shù)水平和工作責(zé)任心。收稿日期：2015-12-1

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1004-7344（2016）01-0236-01