压力容器检验中无损检测方法的综合应用研究

邱新东 卢永红 张钰 吴好文

【摘  要】压力容器是一种可能危及人民生命财产安全的特种设备，它的设计、制造、检验的每一个环节都尤为重要。无损检测作为检验中的一个关键环节，设计者应根据无损检测方法的不同特点，被检测容器的具体情况（如材质、结构、厚度、预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向等）选择适宜的无损检测方法、检测长度、质量合格级别。本文对压力容器检验中无损检测方法的综合应用进行分析，以供参考。

【关键词】压力容器;无损检测;应用研究

引言

为保证压力容器的安全性和完整性，一定要在设计生产和使用维护等环节做好无损检测，确保压力容器的制造质量是过关的，运行过程是安全稳定的，维护工作也是保证质量的重要环节。以下主要围绕着无损检测技术的基本内容展开分析与探讨。

1.选择无损检测技术的原则

1.1综合性原则

由于压力容器的材质、结构、形状等因素有着不同的差异，预计可能产生什么种类、什么形状的缺陷、在什么部位、什么方向产生，根据不同情况进行分析选择最合适的检测方法。譬如，针对结构复杂的压力容器，可综合选择渗透和超声波无损检测;针对有气孔和夹渣之类的压力容器，可选择射线无损检测和超声波无损检测。若压力容器中存在着较难检测的部位，可选择渗透无损检测技术，这样不仅能提高检测的精细度，还能提高检测的工作效率。

1.2无损检测技术的使用要点

由于不同的压力容器可以承受的温度和压力是不同的，因而制造容器所需的材质和结构也是不同的。而且因温度不同、结构差异和材料老化而产生的问题也各不不同。因此，在具体检测时，要有针对性地选择无损检测技术，并科学地利用无损检测技术，针对第一时间发现的问题进行排查和结论，防止出现安全隐患。

2.压力容器检测中几种常用的无损检测方法

2.1超声波检测方法

在对超声波检测方法应用前，为了确保最终检测结果的合理性，要对超声波检测方法进行全面学习和研究。超声波检测方法在实际应用期间的原理与超声波的在工件中的传播特性有关。对于金属材料的压力容器，超声波检测常用的频率主要集中在0.5～10MHz，能量高，在传播过程中能量损失小，传播距离大，穿透性好，而且超声波方向性好，在材料中能够沿着指定方向快速传播。在压力容器检测中对超声波检测技术进行应用，若压力容器内部结构存在缺陷，超声波会与缺陷相互作用，改变传播方向或特征发生反射，此时，根据接收反射波的特征，就能够对压力容器存在的缺陷进行判断和评估，并且，能够依据超声波在传播时发生反射的位置，对缺陷位置进行判断。超声波检测在压力容器检验中的应用主要适用于检测焊接接头、锻件、铸件的埋藏缺陷等，以及在使用过程中无法对压力容器进行内部检验时，可从外部用超声波进行检测。该检测方法还具有灵敏度高、检测成本低、现场使用方便，对检测人员及环境无害等优点。但是，也存在一定缺点，无法对复杂工件进行检测，常用A型脉冲反射法检测结果显示不直观，结果不可记录，而且对检测人员的能力和经验要求都有着较高要求。

2.2射线无损检测技术的应用

在利用射线开展无损检测工作时，可利用X射线较强的穿透性，从显示器中观测到压力容器内部的结构和特点。根据压力容器的组织结构、形状特征和材质类型等因素，无损检测人员对压力容器各类特点进行整体把握，从而更好地发现压力容器内部存在的问题，实现无损检测的目的。射线无损检测具有广泛的适用性，能检测各类材质的压力容器，实现定性和定量的检测工作。虽然射线无损检测能很好的提高工作效率，但依然存在成本较高、检测速度较慢、辐射较强等弊端。因此，在检测过程中，一定要控制好射线的强度和方向，要做好工作人员的防护工作，确保检测过程是安全的。此外，在针对合金结构和钢材结构的压力容器进行检测时，尤其是针对各类铜、镍、铝合金进行检测时，具有较为明显的效果。

3.无损检测的设备需要注意的问题

（1）对于需要拼接的封头，拼缝的焊接接头均应进行100%射线或超声检测，合格级别与设备总体合格级别一致。因成形过程中拼接接头可能产生表面缺陷，先拼板后成形的凸形封头上的所有拼接接头还需进行表面检测。需要注意的是，拼接封头在成形过程中，焊接接头因弯曲变形可能会受到损伤，所以无论封头的内部检测还是表面检测，都应当在成形后进行，如果在成型前进行，则成型后还应当对圆弧过渡区到直边段再进行无损检测。（2）GB/T151第9页4.6.4规定：对于无法进行无损检测的固定管板式换热器壳程圆筒的环向焊接接头，应采用氩弧焊打底或沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板，其焊接接头系数φ=0.6。根据这条规定，我们在用SW6软件对固定管板换热器进行计算时，壳程圆筒的环向焊接接头系数就应该输入0.6，而不是通常的1.0或者0.85，尤其对于初入压力容器设计行的人来说，很容易忽略这点。

4.无损检测方法在压力容器检验中的综合应用

4.1把握检测时机

正确把握压力容器检测时机，是合理应用无损检测方法的一项基础条件。要把握好检测作业时机，才能实现对各种不同无损检测技术的综合应用。在选择压力容器检测时机时，要在结合检测目的的基础上，进行全面分析，及时发现压力容器存在的缺陷，为后期采取合理补救措施处理提供支持。

4.2无损检测技术综合应用

不同无损检测技术优缺点各不相同，综合应用各种无损检测技术能够更好地完成对压力容器的检测。例如，在有些无法在容器内部进行检验时，在外表面采用超声波检测对压力容器进行埋藏缺陷检测，再结合磁粉检测或者渗透检测对压力容器进行外表面检测，针对压力容器中可能存在的缺陷部位进行重点检测，进而提升检测质量，确保检测结果可信度，方便后期缺陷处理作业的开展，排除压力容器存在的安全隐患。

4.3校准

校准包含的内容较为复杂，主要有以下内容：（1） 检测灵敏度校准，使用模拟源进行校准，一般选择声发射信号作为模拟源装置。（2）处理器，实施检测之前，须校准信号处理器，保证通道正常。在检测前和检测结束后，都需要对各个通道模拟源声发射幅度值实施校准。模拟源与换能器的距离要小于100cm，各个通道响应幅度值和通道平均幅度值的误差应小于4dB。（3）衰减性测量，要实施和声发射检测条件相同的衰减特性测量，如果已经有了相同检测条件下的衰减特性信息，也可以移植到本次检验中，进行定位校准。检测目标阵列中的任一部位，声发射模拟源信号都应能被时差定位阵列获取，同时获得唯一的定位数据，在区域定位过程中，该区域换能器应能够接收信息。（4）声发射源校准，在容器壁上某一位置进行模拟源发射，若定位与检测所得声发源部位一致，则模拟源位置即指检测所得声发射源位置。

5.结束语

总之，无损检测是制造压力容器的一道重要的工序，对于保证整台设备的质量与安全有至关重要的作用，因此，我们设计人员要本着“既要保证设备安全要求，也要尽量降低检测成本”的原则，多学习、多积累、理论联系实际，认真对待每一台设备无损检测方式、方法的选择问题，尽量使每台设备都达到优设计。

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