在用压力容器检验中如何选择无损检测方法

朱政果，杨海堂

（广西壮族自治区特种设备监督检验院，广西 南宁 530219）

无损检测技术具有不破坏试件，检测灵敏度高等特点，所以广泛应用于压力容器的制造检验和在用检验[1]。对于压力容器检验工作，需要针对不同对象正确地选择无损检测方法，对无损检测工作质量优劣做出评价，并将无损检测结果正确地应用于安全状况的评定。因此在制定检验方案时侧重考虑不同无损检测方法的适用范围、技术特点、优点和局限性，以及正确实施无损检测时机，合理地控制检测比例。在这里我们主要讨论在用压力容器的无损检测。

1 在用压力容器检验中选择无损检测方法的类别

根据TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》和TSGR7001-2004《压力容器定期检验规则》选择无损检测方法的类别，规定了以下几种[2～3]：

（1）表面无损检测

（2）超声检测

（3）射线检测

（4）涡流检测

（5）声发射检测

2 相关标准的规定

根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第7.4条，规定了检验人员应当根据压力容器的使用情况，失效模式制定检验方案。定期检验的选择无损检测的方法以宏观检查、壁厚测定、表面无损检测为主，必要时可以采用超声检测、射线检测、硬度测定、金相检验、材质分析、涡流检测、硬度校核或者应力测定、耐压试验、声发射检测、气密性试验等。TSGR7001-2004《压力容器定期检验规则》和各相关标准分别对无损检测方法、时机、比例做出了规定。

3 无损检测方法的选择

3.1 表面检测

表面检测方法在用压力容器全面检验中应用最为广泛。表面检测的部位为压力容器的对接焊缝、角焊缝、焊疤部位和高强螺栓等。铁磁性材料一般采用磁粉法检测，内部由于光线不好，采用荧光磁粉检测，外部采用湿式黑磁粉检测，角焊缝用磁粉检测无法进行时也可采用渗透检测。非铁磁性材料采用渗透法检测，内部通常采用荧光渗透法检测，外部采用着色渗透法检测。由于磁粉检测相对于渗透检测成本低，速度快等优点，在实际工作中进行大型压力容器检验是得到普遍应用。为便于发现缺陷，检测部位喷涂增强反差剂效果更好。渗透检测所用的探伤剂，几乎都是油类可燃性物质，在检测压力容器为易燃介质时，需特别注意防火要求。

3.2 射线检测

X射线检测方法主要在现场用于板厚较小的压力容器对接焊缝内部埋藏缺陷的检测，因为薄板采用超声检测有一定难度，而采用射线检测不需要太高的管电压。300 KV便携式X射线机透照厚度一般小于40 mm，420 KV移动式X射线机和Ir192γ射线机透照厚度均小于100 mm。对于人体不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器通常采用Ir192或75 Se等同位素进行γ射线透照。另外，射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复检，以进一步确定缺陷的性质，为缺陷返修提供依据。但是，一般对于板厚较大工件中的裂纹检出率较低，有时，通过改变透照角度来发现缺陷。

3.3 超声检测

由于超声检测仪器体积小，重量轻，便于携带和操作，而且对与人体无伤害，因此在在用压力容器检验中得到广泛使用。超声检测法主要用语检测对接焊缝内部埋藏缺陷和压力容器焊缝内表面裂纹，如果压力容器外部有保温层时，也可从压力容器内部检测焊缝外表面裂纹。超声检测法也用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。相对于射线检测，超声检测对于面积型缺陷的检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低，但在较薄的焊缝中，这一结论并不一定成立。所以，我们在制定检验方案时通常考虑缺陷类型、位置、板厚等因素。

3.4 涡流检测

对于在用压力容器，涡流检测主要用于换热器换热管的腐蚀状态检测和焊缝表面裂纹检测。检测采用内穿过式探头，非铁磁性换热管采用常规涡流检测技术，铁磁性换热管采用远场涡流检测技术，以检测换热管内外部腐蚀引起的穿孔、蚀坑以及壁厚均匀减薄等缺陷。采用电流扰动磁敏探头的涡流检测技术来检测焊缝表面裂纹，允许焊缝表面较为粗糙或带有一定厚度的防腐层，这样可以在压力容器运行过程中进行焊缝外表面裂纹的快速检测；也可在压力容器停产时进行内外部检测，先采用该技术对焊缝进行快速检测，然后对可疑部位进行磁粉或渗透复验，以确定表面裂纹的具体部位和大小。

3.5 声发射检测

声发射技术用于检测压力容器可能存在的活动性缺陷，也可用于对已知缺陷进行活性评价。其特点是必须在检测过程中对压力容器进行加载，常用的加载方法为压力容器停止运行后进行的水压或气压试验，也可直接用工作介质进行加载。对于活动性缺陷，在加载过程中用多个声发射传感器对压力容器壳体进行整体监测，以发现活性声发射源，然后通过活性声发射源进行表面和内部缺陷检测，排除干扰源，发现压力容器上存在的缺陷。对已知缺陷进行的活性评价是在家在过程中对已知缺陷进行声发射监测，如果在整个加载过程中缺陷部位无声发射定位源产生，则认为缺陷是非活性的；反之，如有大量声发射定位源信号产生，则认为已知缺陷是活性的。有时，我们在对大型压力容器利用声发射技术检测发现可疑部位后，可利用超声检测技术和TOFD检测进行复检，以便确定缺陷性质及大小。

3.6 其他无损检测方法

3.6.1 TOFD检测技术

TOFD检测技术是近年来在国内外应用广泛的新技术，成效显著，现已经纳入我国标准。TOFD检测可检测厚板焊缝，最大为400 mm,而且检测图谱可记录，测量焊缝内缺陷的自身高度非常精确，这对在用压力容器检验中的缺陷安全评定是必不可少的。

3.6.2 磁记忆检测技术

磁记忆检测技术主要用于发现压力容器存在的高应力集中部位，这些部位容易产生应力腐蚀开裂和疲劳损伤，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。

3.6.3 漏磁检测技术

漏磁检测技术主要用于检测压力容器壳体可能出现的点腐蚀状态。有些在用压力容器人体无法进入其内部检测，采用其他检测方法也无法进行，漏磁检测可用于表面带油漆层情况下的扫描检测，而且从外部可测出内部存在的腐蚀坑大小和深度。因此，漏磁检测适用与压力容器运行状态下的在线检测。

4 小结

对于在用压力容器检验中，选择无损检测方法时，必须认识到任何一种检测方法都不是万能的，都有自己的优点或缺点，如果检测条件能够得到满足，应尽可能同时采用几种方法，保证各种检测方法相互取长补短，从而取得更多的信息。另外，还应利用无损检测以外的其他检测所得的信息，利用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识，综合起来进行判断，例如，超声检测对裂纹缺陷检测灵敏度较高，但定性不准是其不足，而射线检测的优点是对缺陷定性准确，两者配合使用，将可确保检测结果既可靠又准确，从而进一步完善检验方案。但也要不可盲目选择无损检测方法或增加无损检测比例，提高检测成本，而应该根据压力容器的各项特性和参数、系统中的工艺作用，有针对性的制定检验检测方案，这也需要平时在检验工作中的学习和积累。

[1]强天鹏.压力容器检验[M].北京:中国锅炉压力容器检验协会,2002.

[2]国家质量监督检验检疫总局.TSG R0004-2009,固定式压力容器安全技术监察规程[S].北京:中国标准出版社,2004.

[3]国家质量监督检验检疫总局.TSG R7001-2004,压力容器定期检验规则[S].北京:中国标准出版社,2004.