壓力容器無損檢測技術(shù)及其應(yīng)用

　　一、引言 

　　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，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)測和預(yù)防�，F(xiàn)代無損檢測的定義是：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)行檢查和測試的方法。目前對壓力容器的檢測方法有多種，本文主要介紹無損檢測的常用技術(shù)如射線、超聲、磁粉和滲透及新技術(shù)如聲發(fā)射、磁記憶等。 

　　二、無損檢測方法的特點(diǎn) 

　　無損檢測在承壓設(shè)備上應(yīng)用時，主要有以下四個特點(diǎn)： 

　　(一)無損檢測應(yīng)與破壞性檢測相結(jié)合。無損檢測的最大特點(diǎn)是在不損傷材料、工件和結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行檢測，具有一般檢測所無可比擬的優(yōu)越性。但是無損檢測技術(shù)自身還有局限性，不能代替破壞性檢測。例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進(jìn)行爆破試驗(yàn)。 

　　(二)正確選用實(shí)施無損檢測的時間。在進(jìn)行承壓設(shè)備無損檢測時，應(yīng)根據(jù)檢測目的，結(jié)合設(shè)備工況、材質(zhì)和制造工藝的特點(diǎn)，正確選用無損檢測實(shí)施時間。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損檢測方法。對于承壓設(shè)備進(jìn)行無損檢測時，由于各種檢測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損檢測方法。例如，鋼板的分層缺陷因其延展方向與板平行，就不適合射線檢測而應(yīng)選擇超聲波檢測。 

　　(四)綜合應(yīng)用各種無損檢測方法。在無損檢測中，任何一種無損檢測方法都不是萬能的。因此，在無損檢測中，應(yīng)盡可能多采用幾種檢測方法，互相取長補(bǔ)短，取得更多的缺陷信息，從而對實(shí)際情況有更清晰的了解。例如，超聲波對裂紋缺陷探測靈敏度較高，但定性不準(zhǔn)；而射線對缺陷的定性比較準(zhǔn)確，兩者配合使用，就能保證檢測結(jié)果可靠準(zhǔn)確。 

　　三、無損檢測方法介紹 

　　現(xiàn)代無損檢測的定義是：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)行檢查和測試的方法。 

　�。ㄒ唬┥渚�檢測 

　　射線檢測技術(shù)一般用于檢測焊縫和鑄件中存在的氣孔、密集氣孔、夾渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，對于人體不能進(jìn)入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器多采用Ir或Se等同位素進(jìn)行γ射線照相。但射線檢測不適用于鍛件、管材、棒材的檢測。 

　　射線檢測方法可獲得缺陷的直觀圖像，對長度、寬度尺寸的定量也比較準(zhǔn)確，檢測結(jié)果有直觀紀(jì)錄，可以長期保存。但該方法對體積型缺陷（氣孔、夾渣）檢出率高，對體積型缺陷（如裂紋未熔合類），如果照相角度不適當(dāng)，容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件，且檢測成本高、速度慢，同時對人體有害，需做特殊防護(hù)。 

　�。ǘ�）超聲波檢測 

　　超聲檢測（UltrasonicTesting，UT）是利用超聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生衰減，遇到界面產(chǎn)生反射的性質(zhì)來檢測缺陷的無損檢測方法。 

　　超聲檢測既可用于檢測焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和焊縫內(nèi)表面裂紋，還用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測。 

　　該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強(qiáng)、檢測速度快成本低等優(yōu)點(diǎn)，且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，對人體沒有危害。但該方法無法檢測表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，該方法對缺陷的定性、定量表征不準(zhǔn)確。 

　�。ㄈ�）磁粉檢測 

　　磁粉檢測（MagneticTesting，MT）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。 

　　在以鐵磁性材料為主的壓力容器原材料驗(yàn)收、制造安裝過程質(zhì)量控制與產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收以及使用中的定期檢驗(yàn)與缺陷維修監(jiān)測等及格階段，磁粉檢測技術(shù)用于檢測鐵磁性材料表面及近表面裂紋、折疊、夾層、夾渣等方面均得到廣泛的應(yīng)用。 

　　磁粉檢測的優(yōu)點(diǎn)在于檢測成本低、速度快，檢測靈敏度高。缺點(diǎn)在于只適用于鐵磁性材料，工件的形狀和尺寸有時對探傷有影響。 

　�。ㄋ模�滲透檢測 

　　滲透檢測（PenetrantTest，PT）是基于毛細(xì)管現(xiàn)象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷，其方法是將液體滲透液滲入工件表面開口缺陷中，用去除劑清除多余滲透液后，用顯像劑表示出缺陷。 

　　滲透檢測可有效用于除疏松多孔性材料外的任何種類的材料，如鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面開口缺陷。隨著滲透檢測方法在壓力容器檢測中的廣泛應(yīng)用，必須合理選擇滲透劑及檢測工藝、標(biāo)準(zhǔn)試塊及受檢壓力容器實(shí)際缺陷試塊，使用可行的滲透檢測方法標(biāo)準(zhǔn)等來提高滲透檢測的可靠性。 

　　該方法操作簡單成本低，缺陷顯示直觀，檢測靈敏度高，可檢測的材料和缺陷范圍廣，對形狀復(fù)雜的部件一次操作就可大致做到全面檢測。但只能檢測出材料的表面開口缺陷且不適用于多孔性材料的檢驗(yàn)，對工件和環(huán)境有污染。滲透檢測方法在檢測表面微細(xì)裂紋時往往比射線檢測靈敏度高，還可用于磁粉檢測無法應(yīng)用到的部位。 

　　（五）聲發(fā)射檢測 

　　聲發(fā)射（AcousticEmission,AE）是指材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能