胡冠群

山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院濟(jì)寧分院 山東濟(jì)寧 272000

壓力容器檢測(cè)前，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的材料、結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，評(píng)價(jià)潛在缺陷的類型、形狀和位置，并根據(jù)無(wú)損檢測(cè)儀器的特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)姆椒╗1]。例如檢查工件表面的小裂紋，不應(yīng)選擇射線或超聲波檢測(cè)，而應(yīng)使用磁性或干涉檢測(cè)[2]。選擇檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)在安全的基礎(chǔ)上考慮適用性、經(jīng)濟(jì)性、方便程度以及選擇沒(méi)有檢測(cè)損害的方法。因此，有必要盡可能多地使用組合方法來(lái)彌補(bǔ)各種檢測(cè)方法的自身缺陷，從而獲得更加準(zhǔn)確的檢測(cè)信息。現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)比較發(fā)達(dá)，但今后仍有必要對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深度研究，以盡量降低檢測(cè)成本，提高檢測(cè)效率和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，擴(kuò)大應(yīng)用行業(yè)范圍[3]。

1 壓力容器安全特點(diǎn)

常規(guī)的壓力容器與傳統(tǒng)機(jī)械相比磨損較少，但其發(fā)生事故的可能性卻更高，每年發(fā)生的壓力容器大小事故都不在少數(shù)。造成壓力容器事故的原因很多，從技術(shù)上講，主要原因如下：雖然大部分壓力容器結(jié)構(gòu)相比某些精密儀器設(shè)備而言相對(duì)簡(jiǎn)單，但其部件中的應(yīng)力情況復(fù)雜，尤其是在存在開(kāi)口但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱的地方。壓力容器的使用要求較高，不僅因?yàn)閴毫^高，還存在高溫、低溫以及腐蝕情況。壓力容器中的一些焊接件，其焊接位置出現(xiàn)小缺陷的概率較高。如果在使用過(guò)程中溫度條件得不到有效控制，壓力容器內(nèi)部介質(zhì)可能會(huì)迅速膨脹，造成危害。壓力容器比其他設(shè)備更容易過(guò)載，造成快速損壞。

壓力容器之所以被稱為特種設(shè)備，就是因?yàn)槠湮ｋU(xiǎn)性較高，發(fā)生事故后造成的損失較大[4]。例如在一些石化裝置壓力容器中，工作介質(zhì)很多都是易燃、易爆、有毒、有腐蝕性的。容器發(fā)生事故破裂時(shí)，內(nèi)部介質(zhì)迅速向外擴(kuò)散，導(dǎo)致化學(xué)爆炸、燃燒、中毒等危險(xiǎn)。

2 壓力容器無(wú)損檢測(cè)方法

壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，因生產(chǎn)流程要求，需要保持一定的壓力及溫度狀態(tài)。因此，如果壓力容器有結(jié)構(gòu)缺陷，就有可能發(fā)生危險(xiǎn)。當(dāng)壓力容器壓力較大、溫度較高時(shí)往往會(huì)導(dǎo)致爆炸、火災(zāi)、中毒、污染等災(zāi)難性事件，對(duì)環(huán)境造成破壞，并對(duì)生產(chǎn)單位造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。在壓力容器的檢驗(yàn)檢測(cè)中，無(wú)損檢測(cè)不僅可以提高結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)的精細(xì)化，還可以提高檢驗(yàn)的有效性，避免破壞性檢驗(yàn)造成的經(jīng)濟(jì)損失，提高檢驗(yàn)的便利性。常見(jiàn)的無(wú)損檢測(cè)方法有超聲波、射線、滲透和磁粉檢測(cè)等。

3 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用分析

3.1 X 射線檢測(cè)

x 射線檢測(cè)通常用于檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部缺陷。x 射線檢測(cè)的主要特點(diǎn)是利用x 射線的穿透力獲取有缺陷的視覺(jué)圖像，并通過(guò)膠片將記錄的檢測(cè)結(jié)果長(zhǎng)期保存下來(lái)。x 射線檢測(cè)方法的缺點(diǎn)是x 射線檢測(cè)需要選擇正確的角度進(jìn)行檢測(cè)，不同角度對(duì)檢測(cè)結(jié)果有很大影響，未熔合、裂紋等缺陷可能漏檢。另外X 射線機(jī)維修成本較高，經(jīng)常使用X 射線還可能對(duì)檢測(cè)人員身體健康造成輻射危害。

3.2 磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)常用于檢測(cè)鐵磁性材料表面及近表面缺陷。工件中的缺陷通常是由于基體材料的不連續(xù)性造成的。當(dāng)工件磁化時(shí)，不連續(xù)的部分會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。根據(jù)工件表面存在的磁性，在某些缺陷部位可見(jiàn)磁信號(hào)，缺陷的嚴(yán)重程度可以通過(guò)相應(yīng)的軌跡形狀和位置來(lái)判斷。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以直觀、高度敏感地識(shí)別缺陷的位置、形狀和大小，操作簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。該檢測(cè)方法的缺點(diǎn)在于它僅用于檢測(cè)鐵磁性工件的表面缺陷和近表面缺陷，非鐵磁性材料以及內(nèi)部缺陷無(wú)法檢測(cè)。

3.3 超聲檢測(cè)

①超聲檢測(cè)常用于壓力容器鋼板及焊縫檢測(cè)。焊接連接在制造壓力容器時(shí)非常普遍，然而，在焊接技術(shù)、焊接材料等因素的影響下，實(shí)際焊接過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)焊縫缺陷甚至裂紋，從而對(duì)壓力容器的整體性能產(chǎn)生重大影響。另外鋼板材料本身缺陷對(duì)壓力容器性能也有十分重要的影響，超聲檢測(cè)可以直觀顯示缺陷深度，清楚了解焊接情況及板材情況，為缺陷后處理提供方便；②用于鋼管檢測(cè)。對(duì)金屬材料，可檢測(cè)厚度為1-2mm 的薄壁管材，缺陷定位較準(zhǔn)確，無(wú)縫鋼管檢測(cè)成本低、速度快。檢測(cè)設(shè)備輕便，對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害，現(xiàn)場(chǎng)使用較方便，但是對(duì)具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的試件進(jìn)行超聲檢測(cè)有困難。

3.4 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)技術(shù)是壓力容器質(zhì)量檢驗(yàn)中常用的檢測(cè)技術(shù)。滲透檢測(cè)對(duì)于表面開(kāi)口缺陷，特別是細(xì)微的表面開(kāi)口缺陷非常敏感。滲透檢測(cè)可以檢查磁性材料，也可以檢查非磁性材料；可以檢查黑色金屬，也可以檢查有色金屬，還可以檢查非金屬。滲透檢測(cè)不受被檢工件結(jié)構(gòu)限制。滲透檢測(cè)可以檢查焊接件或鑄件，也可以檢查壓延件和鍛件，還可以檢查機(jī)械加工件。滲透檢測(cè)不受缺陷形狀（線性缺陷或體積型缺陷）、尺寸和方向的限制，只需要一次滲透檢測(cè)，即可同時(shí)檢查開(kāi)口于表面的所有缺陷。

4 無(wú)損檢測(cè)方法的選用原則和各類無(wú)損檢測(cè)方法在壓力容器缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

4.1 無(wú)損檢測(cè)方法的選用原則

無(wú)損檢測(cè)的選用應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則：①在選擇無(wú)損檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)的目的正確合理地選擇檢測(cè)方法及儀器；②應(yīng)根據(jù)設(shè)備材質(zhì)和可能出現(xiàn)的缺陷特征選擇合適的檢測(cè)方法，選擇檢測(cè)方法時(shí)，還應(yīng)兼顧制造方法、介質(zhì)、方法和使用標(biāo)準(zhǔn)，缺陷的形狀、類型、位置等；③在一些情況下需要同時(shí)選擇多種儀器多種方法進(jìn)行整體檢測(cè)，有時(shí)也需要使用不同儀器不同檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，以期能夠得到準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

4.2 各種無(wú)損檢測(cè)方法在壓力容器缺陷檢測(cè)中的具體應(yīng)用

（1）超聲波檢測(cè)。超聲波檢測(cè)經(jīng)常用于檢測(cè)壓力容器內(nèi)部缺陷，應(yīng)用如下：①脈沖反射探傷法通常用于鍛件、焊縫等的檢測(cè)?？砂l(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部較小的裂紋、夾渣、縮孔、未焊透等缺陷。②超聲波檢測(cè)能確定缺陷的位置和相對(duì)尺寸，適用于鍛件、管材、棒材、T 型接口、角接以及堆焊層的檢測(cè)。③超聲波穿透能力較大，例如在鋼中的有效探測(cè)深度可達(dá)1 米以上，因此可以用于壁厚較大的壓力容器缺陷檢測(cè)。④可用于鋼板本身內(nèi)部缺陷檢測(cè)。

（2）X 射線檢測(cè)。該方法是壓力容器制造過(guò)程中最常用的探傷方法，射線照相法已廣泛應(yīng)用于焊縫和鑄件的內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)，射線照相法能較直觀地顯示工件內(nèi)部缺陷的大小和形狀, 因而易于判定缺陷的性質(zhì), 射線底片可作為檢驗(yàn)的原始記錄供多方研究并作長(zhǎng)期保存。

（3）磁粉檢測(cè)。這是檢測(cè)鐵磁性壓力容器焊縫表面和近表面缺陷最常用方法。磁粉檢測(cè)的靈敏度可檢出的不連續(xù)寬度可達(dá)到0.1μm。磁粉檢測(cè)幾乎不受工件大小和幾何形狀的影響，能檢測(cè)出工件各個(gè)方向的缺陷。制造壓力容器時(shí)，常作為射線檢測(cè)不能開(kāi)展的補(bǔ)充檢測(cè)方法。對(duì)在用壓力容器，磁粉檢測(cè)還能檢測(cè)出表面缺陷的高水平，如疲勞現(xiàn)象、應(yīng)力腐蝕等[5]。

（4）滲透檢測(cè)。滲透檢測(cè)是奧氏體不銹鋼等非磁性材料表面檢測(cè)的重要方法。

5 壓力容器檢測(cè)應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)注意事項(xiàng)

在選擇合適的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，必須能夠正確、全面地實(shí)現(xiàn)檢測(cè)目的，所有檢測(cè)方法均可組合使用，以獲得快速、可靠和準(zhǔn)確的壓力容器缺陷檢測(cè)結(jié)果[6]。

（1）無(wú)損檢測(cè)前，應(yīng)全面分析壓力容器材料的實(shí)際情況，特別是材料的制造和使用情況，以選擇合適的檢測(cè)方法。

（2）根據(jù)壓力容器使用的場(chǎng)所、環(huán)境及盛裝介質(zhì)情況，分析可能出現(xiàn)的缺陷類型，以選擇合適的檢測(cè)方法。

（3）無(wú)損檢測(cè)前，有必要提前清理和處理需要檢測(cè)的部位，特別是要徹底清理焊縫和熱影響區(qū)周圍的雜物，以確保檢測(cè)過(guò)程中受檢表面充分暴露出來(lái)。如果清理不到位，檢測(cè)結(jié)果可能會(huì)發(fā)生偏差，例如有些表面裂紋可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)。

（4）由于磁場(chǎng)的作用，缺陷磁場(chǎng)可能在所有方向上都正交于有效磁場(chǎng)，為了更好地確保探頭功能在容器表面點(diǎn)的靈敏度，在同一磁場(chǎng)中進(jìn)行檢測(cè)之前，應(yīng)確保表面去除點(diǎn)受到磁場(chǎng)的均勻影響，以提高檢測(cè)精度。

（5）射線檢測(cè)前應(yīng)確保隔離出足夠大的透照區(qū)域，保障檢測(cè)人員不受輻射危害。

（6）檢測(cè)儀器應(yīng)確保在檢定、校準(zhǔn)有效期內(nèi)，這樣才能保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。

6 結(jié)語(yǔ)

本文的分析表明，研究無(wú)損檢測(cè)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用有助于從問(wèn)題的角度看待檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展。各類檢測(cè)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，每一類檢測(cè)方法幾乎都不可能完全檢測(cè)出壓力容器的所有缺陷。因此，應(yīng)加強(qiáng)綜合分析研究，開(kāi)發(fā)出更高質(zhì)量更先進(jìn)的綜合型檢測(cè)儀器，以提高無(wú)損檢測(cè)的實(shí)際效果，推動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的更新，更好的保障壓力容器安全。