淺談壓力容器無損檢測

1.前言

隨著時代的發展、科學技術的進步，對產品的安全狀況和產品質量以及使用的性能都提出了越來越高的要求，由于無損檢測技術自身的優越性，在壓力容器產品制造和使用中得到廣泛應用。

2. 壓力容器常用的無損檢測技術

2.1射線檢測

目前射線檢測按照美國材料試驗學會的定義可分為：照相檢測、實時成像檢測、層析檢測和其它射線檢測技術四類，其中射線照相法是在壓力容器中應用朂廣泛的一種射線檢測方法。

射線照相法是指用X射線或γ射線穿透試件，試件中因缺陷存在影響射線的吸收而產生強度差異，通過測量這種差異來探測缺陷，并以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法。射線照相設備可分為：X射線檢測機、高能射線檢測設備、γ射線檢測機。

射線照相法的特點：

⑴ 可以獲得缺陷的直觀圖像，定位準確。

⑵ 檢測結果可直接記錄，可長期保存。

⑶ 對體積型缺陷（如氣孔、夾渣等）檢出率很高，對面積型缺陷（如裂紋、未熔合等）如照相角度不適當，容易漏檢。

⑷ 適宜檢驗對接焊縫，檢驗角焊縫效果較差，不適宜檢驗板材、棒材、鍛件等。

2.2超聲檢測

超聲檢測主要用于檢測對接焊縫內部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內表面裂紋，也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。超聲檢測可分為超聲檢測、超聲測厚以及超聲波測晶粒度、測應力等，有根據缺陷的回波和底面的回波進行判斷的脈沖反射法；有根據缺陷的陰影來判斷缺陷情況的穿透法，還有由被檢物產生駐波來判斷缺陷情況或者判斷板厚的共振法。目前使用朂多的是脈沖反射法。

超聲檢測的特點：

⑴ 面積型缺陷檢測率較高，而體積型缺陷檢測率較低。

⑵ 適宜檢驗厚度較厚的工件。

⑶ 適用于各種試件，包括對接焊縫、角焊縫、T形焊縫、板材、管材、棒材、鍛件、復合材料等。

⑷ 檢驗成本低、速度快，檢測儀器體積小、重量輕，現場使用比較方便。

⑸ 無法得到缺陷直觀圖像、定位困難、定量精度不高。

⑹ 檢驗結果無直接見證記錄。

2.3 磁粉檢測

磁粉檢測是基于缺陷處漏磁場與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。其原理就是鐵磁性材料在磁化后內部產生很強的磁感應強度，磁力線密度增大幾百倍到幾千倍，如果材料中存在不連續（主要包括缺陷造成的不連續性和結構、形狀、材質等原因造成的不連續性），磁力線會發生畸變，部分磁力線就有可能溢出材料表面，從空間穿過，形成漏磁場，漏磁場的局部磁極能夠吸引鐵磁物質。

磁粉檢測的特點：

⑴ 適宜鐵磁材料檢測，不能用于非鐵磁材料檢測。

⑵ 可以檢出表面和近表面缺陷，不能用于檢查內部缺陷。

⑶ 檢測靈敏度很高，可以發現極細小的裂紋以及其他缺陷。

⑷ 檢測成本低，速度快。

⑸ 工件的形狀和尺寸有時對檢測有影響，因此難以磁化而無法檢測。

2.4 滲透檢測

元件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細管作用下，經過一定時間，滲透液可以滲進表面開口的缺陷中；經去除元件表面多余的滲透液后，再在元件表面施涂顯像劑，同樣，在毛細管作用下，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯像劑中，在一定的光源下，缺陷處的滲透液痕跡被顯示，從而探測出缺陷的形貌及分布狀態。

滲透檢測的特點：

⑴ 可以用于除了疏松多孔性材料外任何種類的材料。

⑵ 同時存在幾個方向的缺陷，用一次操作就可大致做到全面檢測。

⑶ 元件表面光潔度影響大，檢測結果容易受操作人員水平影響。

⑷ 可以檢測出表面開口的缺陷，但對埋藏缺陷或閉合型的表面缺陷無法檢出。

(5)檢測靈敏度比磁粉檢測低。

2.5 衍射時差法超聲檢測（TOFD）

TOFD檢測技術是在不連續缺陷的******產生波形的轉換，當它轉換后產生衍射波，這個衍射波覆蓋了較大的角度范圍，那么衍射波就會檢測出所存在的缺陷，記錄信號的飛越時間就可以測量出缺陷的高度，那么就可以對缺陷就行定量，缺陷尺寸通常是被定義為衍射信號的飛越時間差，信號波幅與缺陷定量沒關系。

TOFD檢測技術是采用一發一收兩個脈沖探頭進行檢測，探頭相對于焊縫中心線對稱布置。發射探頭產生非聚焦縱波波束以一定角度入射到被檢工件中，當聲波脈沖傳送到接收探頭一端，******個信號就到達接收探頭的一端，這個就是側向波，側向波是在被檢工件表面下傳播。如果沒有缺陷的存在，那么第二個到達接收探頭的信號將是底面回波。接收探頭通過接收缺陷******的衍射信號及其時差來確定缺陷的位置和自身高度。

TOFD檢測的特點：

⑴ 一次掃描幾乎能夠覆蓋整個焊縫區域，可以實現非常高的檢測速度。

⑵ 檢測率很高，容易檢出方向性不好的缺陷。

⑶ 能夠發現各種類型的缺陷，對缺陷的走向不敏感。

⑷ 可以識別向表面延伸的缺陷。

⑸ 對缺陷垂直方向的定量和定位非常精準，精度誤差小于1mm。

⑹ 和脈沖反射法相結合時檢測效果更好，覆蓋率100％。

3無損檢測在壓力容器上的應用特點

3.1 無損檢測要與破壞性檢測相結合

無損檢測技術有很多優點，但本身還有一定的局限性，不能代替破壞性檢測。在壓力容器設備進行評價時，應將無損檢測結果與破壞性檢測結果進行對比和驗證，才能作出正確的判斷。例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進行爆破試驗。評價焊接接頭質量除了要進行無損檢測外還要切取試樣進行力學性能分析，有時還要做金相和斷口檢驗。

3.2 正確選擇無損檢測的實施時機

壓力容器無損檢測時，應根據檢測目的，結合設備工況、材質和制造工藝特點，正確選擇無損檢測的實施時機。例如，拼接封頭應在成形后進行無損檢測；有延遲裂紋傾向的材料應在至少焊接完成24小時后進行無損檢測；有再熱裂紋傾向的材料應在熱處理后增加一次無損檢測；標準抗拉強度下限值大于或等于540MPa的低合金鋼制壓力容器，在耐壓試驗后，還應該對焊接接頭進行表面無損檢測[1]。

3.3 選擇適當的無損檢測方法

對壓力容器設備進行無損檢測時，由于各種檢測方法都有一定的特點，不能適用所有工件和所有缺陷，為提高檢測結果的可靠性，應根據設備的材質、制造方法、工作介質、失效模式及預計可能產生的缺陷種類、形狀、部位和取向，選擇朂合適的無損檢測方法。

3.4 綜合應用各種無損檢測方法

在無損檢測中，必須認識到任何一種無損檢測方法都不是******的，每種方法都有自己的優缺點。因此，在無損檢測中，如果可能，不要只采用一種無損檢測方法，應盡可能多采用幾種檢測方法，互相取長補短，取得更多的缺陷信息，從而對實際情況有更清晰的了解，以保證壓力容器設備的安全長周期運行。

4.結語

以上簡單介紹了壓力容器常用無損檢測的幾種方法及特點，而在實際運用中我們應結合各種無損檢測方法的特點，選用適合的無損檢測方法，使無損檢測技術在壓力容器產品上得到更好的應用。

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