无损检测技术在压力容器检验中的应用

张玉娟

摘 要：作为特种设备，压力容器需要承受高温、低温、剧毒、易燃、易爆以及各种腐蚀性介质的危害，极易因泄露或者爆炸引起各类中毒或者火灾等严重事故，影响着人民的生命和财产安全。因此对压力容器进行安全性能检测变得尤为重要。该文阐述了无损检测技术在压力容器检验中的特点，详细介绍了4种常用的无损检测方法并以一个实际检验案例分析了无损检测方法在具体检验中的应用。

关键词：压力容器 无损检测技术 检验

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0104-02

随着现代工业的快速发展，压力容器已广泛用于社会生产生活的各个领域。压力容器作为特种设备，正朝着大型化和复杂化的方向发展，为我国经济的提升做出巨大贡献，但是其复杂的结构、有毒有害的介质及高温高压的运行条件都给检验工作带来一定的难题，为了避免特种设备事故的发生，需要高效的检测手段来帮助排除压力容器的安全隐患，无损检测技术作为一种理想的检测手段，具有安全、可靠、环保等优点，在压力容器检验中广泛应用。

1 无损检测技术特点与原则

1.1 无损检测技术特点

无损检测的工作原理是借助光、声音、磁场、电场等物理特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小、位置、性质和数量等信息。

与传统破坏性检测进行比较：（1）无损检测技术工作范围全，检测信息安全可靠，可对被检测对象进行100%的全面检测。（2）其检测互容性好，即同一零件可同时或依次采用不同的检验方法，而且又可重复地进行同一检验。（3）检测具有全程性，不仅可对制造用原材料、各中间工艺环节直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。除此以外，检验的同时对于被检测的对象及其性能没有任何破坏，因此广泛地应用于各类特种设备检验中。从无损检测方法来看，目前常用的无损检测方法有超声检测、渗透检测、磁粉检测、射线照相检测、声发射检测，涡流检测等。

1.2 无损检验技术的使用原则

为了确保无损检测技术正常进行，必须遵循对应的原则进行：首先，破坏性检测与需求结合。无损检测是在不影响工件、材料与结构的条件下检测，但不能完全替代破坏性检测，所以无损检测技术必须和破坏性检测有机结合。其次，要把握无损检测时机。对压力容器实施无损检测期间，必须把压力容器的检测要求、设备自身状态、运行过程、制造工艺、损伤机理及材质等结合在一起，然后再选择恰当的检测方法和时机。

2 压力容器的无损检测技术

2.1 超声无损检测技术

超声波属于机械波，在无损检测中通常使用1.2～3.5 MHz段的超声波，检测速度快，有很好的穿透作用。目前，超声无损检测技术是一种常用的技术，检测期间，可以从工件表面沿着周边用倾斜角的姿势射入，在管壁以锯齿的方式传播。

借助超声波进行检测，一般适合锻铁皮缺陷，尤其是超声波检测对锻件面积缺陷有很好的作用，所以在超声波检测中，通常会以锻件为实施对象。另外，超声波检测对焊缝中的未焊透、未融合、裂缝、夹渣等缺陷都能发挥检测功效。借助超声波对铸件实施检测会受杂波影响，所以更多的是对铸件检测要求较低时选用超声波技术。

2.2 射线检测技术

射线检测是借助X、r、中子射线，介质传播期间的能量衰减特点，结合不同的缺陷与被测工件进行，相同强度并且均匀的射线，衰减也会存在差异。强度不均的返回射线利用荧光屏、胶片就能直接分析、检验部件状态。因为射线对生活环境与人体健康会带来很大影响，所以在使用时必须谨慎。

2.3 磁粉检测技术

磁粉無损检测技术在使用时，工件形状与大小都不会对结构构成影响，有很好的灵敏性，能迅速检测微米级别的裂纹宽度，同时确定工件缺陷的形状大小与位置信息，通过对数据进行有效分析，可以更好地掌握缺陷性质。磁粉检测工艺相对简单、成本较小、检测效果较好。但是磁粉检测技术有一定的缺陷，检测深度处在1～2 mm间，它只能检测出工件表层或者附近的缺陷，难以决断缺陷高度与埋深。少数工件对表层有较高要求，检测时工件表层不得有附属黏液与油脂。除此之外，磁粉无损技术只适合铁磁性材料检测并且磁场与缺陷间的夹角必须在45°～90°范围期间。将磁粉检测应用到锅炉压力容器中，能准确地检测出压力容器工作期间的疲劳裂纹与应力腐蚀。除此之外，还能检测制造期间的压力容器，尤其是焊接接口、表层质量与锻钢零件等。

2.4 渗透检测技术

渗透探伤可以用于除了疏松多孔性材料外任何种类的材料。其对承压类特种设备材料的适应性是最广的。形状复杂的部件也可用渗透探伤，且一次操作就可大致做到全面检测。同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测。不需要大型的设备，可不用水电。但由于其检测工序多、速度慢，渗透检测至少包括以下步骤：预清洗、渗透、去除、显像、观察。即使很小的工件，完成全部工序也要20～30 min。大型设备工件大面积渗透检测是非常繁琐的工作。材料较贵、成本较高、检测灵敏度比磁粉探伤低，由于渗透检测所用的检测剂大多易燃有毒，因而必须采取有效措施保证安全。

3 无损检测在压力容器的应用

设备类型是管壳式换热器，材质是碳管，10#钢，设计压力为-0.1/0.6 MPa，温度为-10/200 ℃，内部泄露是主要的故障类型。停用设备后，启动上下管箱，发现上下管板有多处腐蚀坑。为了明确泄露部位，需要结合实情选用检测方式。通过检测肥皂泡与氦气，发现裂纹，然后再使用恰当的无损检测方式。渗透检测主要针对表层裂纹，它决定了上下管板间的所有管子与管板角焊缝的渗透与检测。从渗透检测结果来看：50%的管子与管板角焊缝有裂纹。在磁粉检测中，发现几乎所有上管板的管端角焊缝都有裂纹，部分裂纹还会延伸到管子端部与管板表层。

在此次检测中，结合设备实情与初步检测的缺陷，使用磁粉与渗透检测，以准确、全面、直观地说明缺陷问题，最后找出故障原因。从检测结果来看，检测碳钢材料表层缺陷时，渗透检测没有磁粉检测的灵敏度高，磁粉检测的速度更快。

4 结语

无损检测技术在压力容器检验中起到关键性作用，借助无损检测技术能检测压力容器材料与零件的缺陷，在把控好压力容器制造关的同时保障了压力容器的产品质量。为了预防压力容器在使用过程中发生重大安全事故，在使用过程进行定期检验时，需要对压力容器进行无损伤检测。因此，为了提高检测结果的准确性和有效性，在压力容器检验中应综合利用各检测技术，弥补各检测方法的不足并充分发挥其各自的优势，笔者建议应综合多种检测方法在实际压力容器检验中，对检测结果进行综合比对和验证，以此来提高检测结果的准确度。

参考文献

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