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淺論壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了壓力容器制造和使用過(guò)程中采用的射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、渦流檢測(cè)、紅外線檢測(cè)和磁記憶檢測(cè)的特點(diǎn)和選用原則。
關(guān)鍵詞：壓力容器；超聲檢驗(yàn)；射線檢驗(yàn)：磁粉檢驗(yàn)；滲透檢驗(yàn)；
從廣義上講，凡盛裝有壓力介質(zhì)的容器即為壓力容器，也就是說(shuō)，凡承受流體介質(zhì)壓力的密閉設(shè)備均可稱為壓力容器。壓力容器是一種可能引起爆炸或中毒等危害性較大事故的特種設(shè)備，一旦發(fā)生爆炸或泄漏，往往并發(fā)火災(zāi)、中毒、污染環(huán)境等災(zāi)難性事故，所以壓力容器比一般機(jī)械設(shè)備有更高的安全要求。
檢驗(yàn)是壓力容器安全管理的重要環(huán)節(jié)。壓力容器檢驗(yàn)的目的就是防止壓力容器發(fā)生失效事故，特別是預(yù)防危害最嚴(yán)重的破裂事故發(fā)生。因此，壓力容器檢驗(yàn)的實(shí)質(zhì)就是失效的預(yù)測(cè)和預(yù)防。現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對(duì)試件的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。
一、各種無(wú)損檢測(cè)方法的特點(diǎn)和選用原則
無(wú)損檢測(cè)在承壓設(shè)備上應(yīng)用時(shí)，主要有以下四個(gè)特點(diǎn)：
(一)無(wú)損檢測(cè)應(yīng)與破壞性檢測(cè)相結(jié)合。無(wú)損檢測(cè)的最大特點(diǎn)是在不損傷材料、工件和結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行檢測(cè)，具有一般檢測(cè)所無(wú)可比擬的優(yōu)越性。但是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)自身還有局限性，不能代替破壞性檢測(cè)。例如液化石油氣鋼瓶除了無(wú)損檢測(cè)外還要進(jìn)行爆破試驗(yàn)。
(二)正確選用實(shí)施無(wú)損檢測(cè)的時(shí)間。在進(jìn)行承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的，結(jié)合設(shè)備工況、材質(zhì)和制造工藝的特點(diǎn)，正確選用無(wú)損檢測(cè)實(shí)施時(shí)間。例如，鍛件的超聲波探傷，一般安排在鍛造完成且進(jìn)行過(guò)粗加工后，鉆孔、銑槽、精磨等最終機(jī)加工前。
(三)正確選用最適當(dāng)?shù)臒o(wú)損檢測(cè)方法。對(duì)于承壓設(shè)備進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，由于各種檢測(cè)方法都具有一定的特點(diǎn)，不能適用于所有工件和所有缺陷，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，靈活地選擇最合適的無(wú)損檢測(cè)方法。例如，鋼板的分層缺陷因其延展方向與板平行，就不適合射線檢測(cè)而應(yīng)選擇超聲波檢測(cè)。
(四)綜合應(yīng)用各種無(wú)損檢測(cè)方法。在無(wú)損檢測(cè)中，任何一種無(wú)損檢測(cè)方法都不是萬(wàn)能的。因此，在無(wú)損檢測(cè)中，應(yīng)盡可能多采用幾種檢測(cè)方法，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，取得更多的缺陷信息，從而對(duì)實(shí)際情況有更清晰的了解。例如，超聲波對(duì)裂紋缺陷探測(cè)靈敏度較高，但定性不準(zhǔn)；而射線對(duì)缺陷的定性比較準(zhǔn)確，兩者配合使用，就能保證檢測(cè)結(jié)果可靠準(zhǔn)確。
各種無(wú)損檢測(cè)方法都具有一定的特點(diǎn)和局限性，《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》對(duì)無(wú)損檢測(cè)方法的應(yīng)用提出了一些原則性要求。
應(yīng)在遵循承壓設(shè)備安全技術(shù)法規(guī)和相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)文件和圖樣規(guī)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、制造方法、介質(zhì)、使用條件和失效模式，選擇最合適的無(wú)損檢測(cè)方法。
射線和超聲檢測(cè)適用于檢測(cè)承壓設(shè)備的內(nèi)部缺陷；磁粉檢測(cè)適用于檢測(cè)鐵磁性材料制承壓設(shè)備表面和近表面缺陷；滲透檢側(cè)適用于檢測(cè)非多孔性金屬材料和非金屬材料制承壓設(shè)備表面開(kāi)口缺陷；渦流檢測(cè)適用于檢測(cè)導(dǎo)電金屬材料制承壓設(shè)備表面和近表面缺陷。
凡鐵磁性材料制作的承壓設(shè)備和零部件，應(yīng)采用磁粉檢測(cè)方法檢測(cè)表面或近表面缺陷，確因結(jié)構(gòu)形狀等原因不能采用磁粉檢測(cè)時(shí)，方可采用滲透檢測(cè)。
當(dāng)采用兩種或兩種以上的檢測(cè)方法對(duì)承壓設(shè)備的同一部位進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)符合各自的合格級(jí)別；如采用同種檢測(cè)方法的不同檢測(cè)工藝進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)以危險(xiǎn)度大的評(píng)定級(jí)別為準(zhǔn)。
重要承壓設(shè)備對(duì)接焊接接頭應(yīng)盡量采用x射線源進(jìn)行透照檢測(cè)。確因厚度、幾何尺寸或工作場(chǎng)地所限無(wú)法采用x射線源時(shí)，也可采用r源進(jìn)行射線透照。此時(shí)應(yīng)盡可能采用高梯度噪聲比(TI或T2)膠片：但對(duì)于抗拉強(qiáng)度大于540MPa的高強(qiáng)度材料對(duì)接焊接接頭則必須采用高梯度噪聲比的膠片。
二、壓力容器制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)
壓力容器制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)主要是控制容器焊接質(zhì)量。
(一)射線檢測(cè)
射線檢測(cè)方法適用于壓力容器殼體或接管對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，一般x射線探傷機(jī)適于檢測(cè)的鋼厚度小于等于80mm，lr-192檢測(cè)厚度范圍為20～100mm，co—60檢測(cè)厚度為40～200mm。
(二)表面檢測(cè)
磁粉或滲透方法通常用于壓力容器制造時(shí)鋼板坡口、角焊縫和對(duì)接焊縫的表面檢測(cè)，也用于大型鍛件等機(jī)加工后的表面檢測(cè)。
(三)超聲波檢測(cè)
超聲檢測(cè)法適用于厚度大于6mm的壓力容器殼體或大口徑接管與殼體的對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。
三、在用壓力容器的無(wú)損檢測(cè)
在用壓力容器檢驗(yàn)的重點(diǎn)是壓力容器在運(yùn)行過(guò)程中受介質(zhì)、壓力和溫度等因素影響而產(chǎn)生的腐蝕、沖蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、疲勞開(kāi)裂及材料劣化等缺陷，因此除宏觀檢查外需采用多種無(wú)損檢測(cè)方法。
(一)表面檢測(cè)
表面檢測(cè)的部位為壓力容器的對(duì)接焊縫、角焊縫、焊疤部位和高強(qiáng)螺栓等。鐵磁性材料一般采用磁粉法檢測(cè)，非鐵磁性材料采用滲透法檢測(cè)。
(二)超聲檢測(cè)
超聲檢測(cè)法主要用于檢測(cè)對(duì)接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內(nèi)表面裂紋。超聲法也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測(cè)。由于超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，而且與射線相比對(duì)人無(wú)傷害，因此在在用壓力容器檢驗(yàn)中得到廣泛使用。
(三)射線檢測(cè)
x射線檢測(cè)方法主要在現(xiàn)場(chǎng)用于板厚較小的壓力容器對(duì)接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷的檢測(cè)，對(duì)于人不能進(jìn)入的壓力容器以及不能采用超聲檢測(cè)的多層包扎壓力容器和球形壓力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素進(jìn)行Y射線照相。另外，射線檢測(cè)也常用于在用壓力容器檢驗(yàn)中對(duì)超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷的復(fù)驗(yàn)，以進(jìn)一步確定這些缺陷的性質(zhì)，為缺陷返修提供依據(jù)。
(四)渦流檢測(cè)
對(duì)于在用壓力容器，渦流檢測(cè)主要用于換熱器換熱管的腐蝕狀態(tài)檢測(cè)和焊縫表面裂紋檢測(cè)。
(五)磁記憶檢測(cè)
磁記憶檢測(cè)方法用于發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的高應(yīng)力集中部位，這些部位容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和疲勞損傷，在高溫設(shè)備上還容易產(chǎn)生蠕變損傷。通常采用磁記憶檢測(cè)儀器對(duì)壓力容器焊縫進(jìn)行快速掃查，以發(fā)現(xiàn)焊縫上存在的應(yīng)力峰值部位，然后對(duì)這些部位進(jìn)行表面磁粉檢測(cè)、內(nèi)部超聲檢測(cè)、硬度測(cè)試或金相分析，以發(fā)現(xiàn)可能存在的表面裂紋、內(nèi)部裂紋或材料微觀損傷。
(六)紅外檢測(cè)
許多高溫壓力容器內(nèi)部有一層珍珠巖等保溫材料，以使壓力容器殼體的溫度低于材料的允許使用溫度，如果內(nèi)部保溫層出現(xiàn)裂紋或部分脫落，則會(huì)使壓力容器殼體超溫運(yùn)行而導(dǎo)致熱損傷。采用常規(guī)紅外熟成像技術(shù)可以很容易發(fā)現(xiàn)壓力容器殼體的局部超溫現(xiàn)象。壓力容器上的高應(yīng)力集中部位在經(jīng)大量疲勞載荷后，如出現(xiàn)早期疲勞損傷，會(huì)出現(xiàn)熱斑跡圖象。壓力容器殼體上疲勞熱斑跡的紅外熱成
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