姚遙，陳賢洮，劉昆鵬，周先勤

（合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

1 壓力容器概述

在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域以及人們的日常生產(chǎn)和生活中所使用的壓力容器種類較多，主要有以下幾種特點(diǎn)。

（1）壓力容器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。針對(duì)不同行業(yè)和用途具有不同的種類和型號(hào)，所以使得壓力容器本身就呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。

（2）壓力容器的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的專業(yè)性特點(diǎn)。需要根據(jù)其功能要求和使用環(huán)境特點(diǎn)對(duì)其制造工藝進(jìn)行綜合考慮和確定，以確保其使用的安全性和穩(wěn)定性。

（3）制造壓力容器的技術(shù)較為復(fù)雜。在機(jī)械加工過(guò)程中需要對(duì)加工精度和準(zhǔn)確性進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而確保壓力容器的加工質(zhì)量。

（4）壓力容器具有較高的整體安全性要求。在壓力容器的使用過(guò)程中通常需要處在高溫、高壓、高腐蝕性等極其惡劣的工作環(huán)境中，而且所盛放的介質(zhì)通常也具有較高的酸堿性甚至是有毒、有害、易燃、易爆等物質(zhì)，所以一旦壓力容器發(fā)生泄漏問(wèn)題，不僅會(huì)造成物質(zhì)泄漏而且會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失，甚至發(fā)生火災(zāi)以及爆炸等嚴(yán)重的安全事故，因此對(duì)壓力容器制造過(guò)程中的安全性提出了較高的要求，我國(guó)也出臺(tái)了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)壓力容器制造、安裝、使用過(guò)程中一系列的環(huán)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。

2 壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)分析方法

2.1 射線檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)是利用X射線或γ射線作為探測(cè)能量，用膠片、磷光成像板或其他數(shù)字成像器件作為信息載體，對(duì)結(jié)構(gòu)或材料進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部或表面宏觀缺陷并確定其性質(zhì)、尺寸、數(shù)量、位置的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

在壓力容器檢測(cè)中，其主要應(yīng)用于碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金等金屬材料制受壓元件對(duì)接焊接接頭的檢測(cè)。在使用射線技術(shù)進(jìn)行壓力容器檢測(cè)時(shí)，可以通過(guò)直觀的圖像來(lái)對(duì)所檢測(cè)對(duì)象的缺陷位置、數(shù)量、尺寸和性質(zhì)等進(jìn)行判斷，但是由于此技術(shù)在檢測(cè)時(shí)會(huì)受到透照角度的影響，所以裂紋類型的缺陷不一定能檢測(cè)出來(lái)。

2.2 超聲檢測(cè)技術(shù)

超聲檢測(cè)即通過(guò)超聲波與被檢工件相互作用，利用其反射、透射、散射及波形轉(zhuǎn)換等聲波特性對(duì)被檢工件不連續(xù)性的檢測(cè)、幾何特性的測(cè)量、組織結(jié)構(gòu)或力學(xué)性能變化的測(cè)定和表征，進(jìn)而對(duì)其特定應(yīng)用性進(jìn)行評(píng)價(jià)的技術(shù)。

壓力容器的檢驗(yàn)主要是對(duì)壓力容器鋼板、鍛件等原材料或零部件及焊接接頭中的內(nèi)部埋藏缺陷等進(jìn)行檢測(cè)。超聲檢測(cè)設(shè)備體積小、重量輕，便于攜帶和操作，與射線檢測(cè)技術(shù)相比，其對(duì)裂紋類缺陷比較敏感，而且對(duì)人體也沒(méi)有危害。

2.3 磁粉檢測(cè)技術(shù)

磁粉檢測(cè)是指使用微粒狀磁性材料（磁粉）為介質(zhì)，利用其聚集形成的磁痕來(lái)顯示磁化材料表面或近表面不連續(xù)的位置、大小、形狀和密集程度的一種無(wú)損檢測(cè)方法。

2.4 滲透檢測(cè)技術(shù)

滲透檢測(cè)是以毛細(xì)管作用原理為基礎(chǔ)，利用黃綠色的熒光滲透液或紅色的著色滲透液對(duì)窄縫隙的滲透性進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)滲透、清洗、顯像來(lái)顯示放大的缺陷圖像痕跡，觀察工件表面開口缺陷的性質(zhì)和尺寸并作出評(píng)價(jià)的檢測(cè)方法。

2.5 TOFD檢測(cè)技術(shù)

TOFD（Time of Flight Diffraction）即衍射時(shí)差法，是一種較新的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，采用一發(fā)一收探頭的工作模式，主要利用缺陷端點(diǎn)的衍射波信號(hào)來(lái)測(cè)定缺陷位置及尺寸的一種超聲檢測(cè)方法。

TOFD技術(shù)與常規(guī)脈沖反射法超聲檢測(cè)相比，其缺陷檢出率往往更高；在缺陷定量方面，TOFD主要基于衍射信號(hào)的傳播時(shí)間而不依賴于波幅，從而避免了缺陷方向性不同帶來(lái)的影響，同時(shí)具有更好的測(cè)量精度；能以圖像的方式更直觀的呈現(xiàn)工件缺陷狀況，信息量大，可記錄并長(zhǎng)期保存；可以采用半自動(dòng)和全自動(dòng)方式采集數(shù)據(jù)，人為因素影響小，檢測(cè)重復(fù)性好；檢測(cè)厚度范圍大，大于12mm的工件對(duì)接接頭均可采用TOFD進(jìn)行檢測(cè)。近年來(lái)，應(yīng)用TOFD技術(shù)替代射線來(lái)檢測(cè)壓力容器，特別是厚壁容器的焊接接頭已相當(dāng)普遍。

3 提高壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)策

3.1 對(duì)無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用時(shí)機(jī)的正確選擇

壓力容器的無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用，主要可分為3個(gè)階段。

（1）原材料的無(wú)損檢測(cè)復(fù)驗(yàn)。其目的在于保證原材料的質(zhì)量，其中鋼板、鋼鍛件等原材料主要采用超聲檢測(cè)。

（2）制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)。制造過(guò)程各工序間的無(wú)損檢測(cè)在于發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，保證后續(xù)工序的順利實(shí)施。例如對(duì)標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值Rm≥540MPa的低合金鋼材及Cr—Mo低合金鋼材用火焰熱切割的坡口表面，或容器的缺陷修磨表面應(yīng)進(jìn)行磁粉檢測(cè)，以保證坡口表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷存在。

（3）產(chǎn)品的無(wú)損檢測(cè)。①容器的焊接接頭，應(yīng)在形狀尺寸檢查、外觀目視檢查合格后，再進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。②拼接封頭應(yīng)當(dāng)在成形后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。③有延遲裂紋傾向的材料應(yīng)當(dāng)至少在焊接完成24h后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)；有再熱裂紋傾向的材料應(yīng)當(dāng)在熱處理后增加一次無(wú)損檢測(cè)，特別是對(duì)于加釩鋼，最好進(jìn)行再熱裂紋檢測(cè)。

3.2 對(duì)無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行合理選擇

在壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用中，射線、超聲波及TOFD主要用于埋藏缺陷的檢測(cè)，而磁粉和滲透則適用于表面缺陷的檢測(cè)。每種檢測(cè)方法各有特點(diǎn)，但一種無(wú)損檢測(cè)方法不可能完全取代另一種。對(duì)一臺(tái)具體產(chǎn)品而言其無(wú)損檢測(cè)方法不可任意選擇，例如射線、超聲波及TOFD適宜的檢測(cè)厚度范圍不同：射線的最小檢測(cè)厚度為2mm，厚度上限雖無(wú)規(guī)定，但往往受射線透照能力的限制；超聲檢測(cè)一般適用厚度范圍則為6～500mm；TOFD檢測(cè)的一般適宜厚度范圍則為12～400mm，實(shí)際可以適用的檢測(cè)厚度上限可以更大。

3.3 對(duì)無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行組合應(yīng)用

在壓力容器檢驗(yàn)的無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中，沒(méi)有任何一種檢測(cè)方法是萬(wàn)能的，每一種檢測(cè)方法都有其適用范圍和應(yīng)用特點(diǎn)，所檢測(cè)的內(nèi)容也各不相同，比如超聲波對(duì)裂紋缺陷探測(cè)靈敏度較高，但定性不準(zhǔn)，而射線的優(yōu)點(diǎn)之一是對(duì)缺陷定性比較準(zhǔn)確，兩者配合使用，就能保證檢測(cè)結(jié)果既可靠又準(zhǔn)確。這就需要在對(duì)壓力容器進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，根據(jù)容器的特點(diǎn)和檢測(cè)的要求來(lái)綜合應(yīng)用多種無(wú)損檢測(cè)方法，充分發(fā)揮不同方法的優(yōu)點(diǎn)來(lái)做到優(yōu)缺互補(bǔ)。

3.4 無(wú)損檢測(cè)與破壞性檢測(cè)的結(jié)合

眾所周知，采用破壞性檢測(cè)，在檢測(cè)完成的同時(shí)試件也被破壞了，因此破壞性檢測(cè)只能進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。在對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以不對(duì)壓力容器的材料和結(jié)構(gòu)等造成損傷，這樣就可以做到對(duì)壓力容器100%的檢驗(yàn)。但是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)并不是對(duì)壓力容器所有的缺陷都可以進(jìn)行檢測(cè)，因此在必要時(shí)還需要與破壞性檢測(cè)進(jìn)行結(jié)合，綜合起來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，就是將兩種檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行互相對(duì)比和配合來(lái)確保最終評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

3.5 提高檢測(cè)人員的專業(yè)素質(zhì)和能力

正是由于壓力容器的無(wú)損檢測(cè)是一項(xiàng)專業(yè)技術(shù)性比較強(qiáng)且比較危險(xiǎn)的工作，這就對(duì)檢測(cè)人員的專業(yè)素質(zhì)和能力提出了較高的要求。不僅需要吸收和引進(jìn)專業(yè)人才，而且需要不斷的加強(qiáng)對(duì)在職檢測(cè)人員的技術(shù)培訓(xùn)，通過(guò)專家講座以及崗位實(shí)踐和專業(yè)型培訓(xùn)等方式來(lái)提高檢測(cè)人員的實(shí)踐能力和專業(yè)知識(shí)水平。并且要制定和實(shí)施合理的技術(shù)規(guī)范和有效的激勵(lì)政策來(lái)提高檢測(cè)人員的責(zé)任意識(shí)、安全意識(shí)。

3.6 完善檢測(cè)工作管理制度

壓力容器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用關(guān)系到檢測(cè)質(zhì)量和安全等多個(gè)方面，這就需要在進(jìn)行檢測(cè)工作管理制度的建立和實(shí)施中，基于明確的壓力容器行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和使用規(guī)范，來(lái)對(duì)壓力容器無(wú)損檢測(cè)的原則、對(duì)象和質(zhì)量要求進(jìn)行確定，對(duì)不同檢測(cè)方法的流程進(jìn)行明確和規(guī)范，對(duì)檢測(cè)崗位職責(zé)進(jìn)行細(xì)化，完善無(wú)損檢測(cè)工作安全和質(zhì)量管理制度。

4 結(jié)語(yǔ)

目前石化領(lǐng)域中應(yīng)用到壓力容器的數(shù)量不斷增多且質(zhì)量和安全要求也在不斷增高，由于壓力容器具有結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、設(shè)計(jì)水平要求比較高、整體安全性要求也比較高等特點(diǎn)，為了確保滿足其使用要求，需要通過(guò)射線、超聲波、磁粉、滲透和TOFD等技術(shù)來(lái)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。為了提高無(wú)損檢測(cè)技水平，不僅要選擇合適的檢測(cè)時(shí)機(jī)及合理的檢測(cè)方法，組合應(yīng)用多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，而且必要時(shí)要與其他的破壞性檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，提高檢測(cè)人員的專業(yè)素質(zhì)和能力，完善檢測(cè)工作管理制度，確保壓力容器的質(zhì)量和安全。