壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的選擇及應(yīng)用

摘 要：隨著人民生活水平的提高和現(xiàn)代工業(yè)化的發(fā)展，壓力容器越來(lái)越多地被應(yīng)用于軍事、工業(yè)和人民生活之中，涉及到石油、冶金、國(guó)防等多個(gè)重要領(lǐng)域。顯然，壓力容器是非常重要的設(shè)備，它的安全運(yùn)行是對(duì)整個(gè)國(guó)家建設(shè)，社會(huì)發(fā)展和人民生活有序進(jìn)行的保障。壓力容器的安全檢測(cè)技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)和學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，由于壓力容器的密閉特性，當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中主要用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)。高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不僅能夠提高壓力容器的安全性的檢測(cè)性能，更能夠減少國(guó)家和人民的經(jīng)濟(jì)損失。本文首先講述壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的選擇原理，然后詳細(xì)介紹各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器中的應(yīng)用，為實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的使用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器；無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；選擇；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.037

1 引言

隨著國(guó)家現(xiàn)代化的建設(shè)和社會(huì)的發(fā)展，壓力容器被應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中的各個(gè)領(lǐng)域，包括國(guó)防、石油、化工、冶金、鋼鐵等各行各業(yè)。其中以化工業(yè)和石油工業(yè)中應(yīng)用最多，根據(jù)統(tǒng)計(jì)在石油工業(yè)中的壓力容器的使用數(shù)量占總壓力容器數(shù)量的50%以上[1]。實(shí)際上，壓力容器是一種國(guó)家規(guī)定的特種設(shè)備，能夠承壓的密閉容，可以承受低壓或高壓，具有耐低溫、高溫、腐蝕、劇毒，易燃、易爆等特性。顯然，壓力容器的安全性特別重要，一旦壓力容器遭到破壞，就很容易爆炸，甚至產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，不僅會(huì)波及整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，而且會(huì)危及工作人員人生安全。其次，壓力容器也會(huì)常常發(fā)生泄漏，造成人員中毒，環(huán)境污染的重要事故。總之，不安全的壓力容器必然會(huì)嚴(yán)重影響社會(huì)安定和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。因此，在壓力容器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝配和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)中，我們需要對(duì)它的安全性進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。

當(dāng)前的設(shè)備檢測(cè)技術(shù)可以分為損傷檢測(cè)技術(shù)和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[2]。損傷檢測(cè)，顧名思義，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行物理或化學(xué)分析取樣時(shí)，要將樣本進(jìn)行拆解，變形，然后再進(jìn)行檢測(cè)分析。無(wú)損檢測(cè)，是在不破壞設(shè)備的情況下，甚至不在直接接觸設(shè)備的情況下，根據(jù)設(shè)備的材料特性利用物理或者化學(xué)原理，對(duì)設(shè)備的各部分狀態(tài)、材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析檢測(cè)的技術(shù)。損傷檢測(cè)和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)最大的區(qū)別就是在對(duì)設(shè)備檢測(cè)時(shí)，有無(wú)對(duì)設(shè)備進(jìn)行破壞，是否會(huì)影響被檢測(cè)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。由于壓力容器的封閉性、高危性、穩(wěn)定性和生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性，對(duì)壓力容器的檢測(cè)不能對(duì)他進(jìn)行拆解和破壞，因此無(wú)損檢測(cè)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中的壓力容器的安全性檢測(cè)中。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在不破壞壓力容器的基礎(chǔ)上，探查內(nèi)部是否存在缺陷，定位缺陷的位置，大小和性質(zhì)。實(shí)際生產(chǎn)生活中，由于存在多種無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)和不同壓力容器的特性，如何選擇無(wú)損傷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以及不同無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用需進(jìn)一步討論。

2 壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的選擇

2.1 壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的種類

主流的壓力容器的無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展主要分為五個(gè)階段[3]：超聲波技術(shù)，射線技術(shù)，磁粉技術(shù)，滲透技術(shù)和渦流技術(shù)。超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，主要利用不同介質(zhì)中聲波不同傳播特性而形成的檢測(cè)技術(shù)。射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，主要利用射線的高穿透性特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)大，厚度高的壓力容器進(jìn)行檢測(cè)。磁粉技術(shù)，主要來(lái)檢測(cè)鐵磁性材料，利用磁粉和鐵磁材料磁場(chǎng)反應(yīng)的特性來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。滲透技術(shù)，主要利用高分子材料、特異指示劑和磁性材料的滲透作用來(lái)對(duì)非鐵磁性壓力容器進(jìn)行檢測(cè)。渦流技術(shù)，利用探查設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生渦電流的變化來(lái)檢測(cè)的技術(shù)[4]。

2.2 壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的選擇原則

應(yīng)用場(chǎng)合不同，壓力容器的材料、大小、結(jié)構(gòu)會(huì)存在很大的差異，不同壓力容器的承壓能力等技術(shù)設(shè)定也會(huì)存在很大的區(qū)別。因此，需要根據(jù)壓力容器的特性，對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行合理的選擇。選擇的原則主要有：

（1）兼容性原則。首先，在某些特點(diǎn)的壓力容器檢測(cè)場(chǎng)合，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以與損傷檢測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠在不破壞設(shè)備的情況下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全性檢測(cè)，但是這種無(wú)損的優(yōu)點(diǎn)也同時(shí)限制住看無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合，使它不能夠完全替代損傷檢測(cè)技術(shù)。比如在液化天然氣鋼瓶的耐壓程度檢測(cè)上就需要進(jìn)行爆破檢測(cè)。其次，對(duì)于某些復(fù)雜的壓力容器，或者需要檢測(cè)多個(gè)方面缺陷時(shí)，單一的有損的技術(shù)無(wú)法獲得最優(yōu)最全面的檢測(cè)結(jié)果。因此，多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以結(jié)合起來(lái)使用，多方面，多層次對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)分析，來(lái)獲得更全面的缺陷數(shù)據(jù)。

（2）時(shí)間點(diǎn)原則。在對(duì)壓力容器的無(wú)損檢測(cè)時(shí)，需要在正確合適的時(shí)間點(diǎn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。主要根據(jù)生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程、檢測(cè)目的、結(jié)合被檢測(cè)壓力容器的結(jié)構(gòu)、材料、大小，正確選擇合適的檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)。在不適宜的時(shí)間對(duì)壓力容器檢測(cè)，不僅會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，并且獲得設(shè)備缺陷信息不一定是正確和真實(shí)的。例如，對(duì)密閉高壓反應(yīng)爐的檢測(cè)時(shí)，可以在停工，冷卻的時(shí)候?qū)υO(shè)備進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，從而獲得內(nèi)部的缺陷信息。

（3）針對(duì)性選擇。首先，不同壓力容器有不同的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)性，我們需要選擇正確的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)。例如，對(duì)磁性壓力容器，可以用磁粉無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)它進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)非磁性壓力容器，可以利用滲透技術(shù)對(duì)它進(jìn)行檢測(cè)。其次，針對(duì)不同的無(wú)損檢測(cè)目的，我們需要選擇最合適的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力容器的檢測(cè)。例如，對(duì)壓力容器的面狀缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)率最高，而對(duì)體積性缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠得到較好的結(jié)果。

3 壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 第一代超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一種利用超聲波在壓力容器介質(zhì)傳播時(shí)產(chǎn)生衰減，遇界面產(chǎn)生漫射、反射和折射等性質(zhì)進(jìn)行缺陷無(wú)損檢測(cè)的方法。超聲檢測(cè)技術(shù)根據(jù)聲波反射強(qiáng)弱、散射幅度確定壓力容器缺陷的大小、位置和形狀等信息。這種無(wú)損檢測(cè)方法主要應(yīng)用于壓力容器焊縫內(nèi)部的缺陷以及壓力容器被面狀缺陷。

3.2 第二代射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，例如X射線具有高穿透性，能夠穿透厚度大的壓力容器，在顯示器或者膠片上反映設(shè)備內(nèi)部的缺陷。它主要是基于被檢測(cè)設(shè)備不同部分對(duì)射線的吸收程度不同來(lái)探測(cè)容器內(nèi)部的缺陷情況。在實(shí)際使用中，主要用于合金結(jié)構(gòu)和特殊鋼材結(jié)構(gòu)的壓力容器的缺陷檢測(cè)，尤其是在高碳鋼、不銹鋼、低碳合金中有顯著效果。

3.3 第三代磁粉無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

磁粉無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要基于磁粉和缺陷處磁場(chǎng)泄漏來(lái)探查壓力容器的表面或者近表面缺陷。由于磁粉無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的獨(dú)特性，它主要用來(lái)檢測(cè)鐵磁材料構(gòu)成的壓力容器的缺陷，尤其是在對(duì)表面或者近表面的缺陷的探測(cè)，具有較高的反映效果，因?yàn)楸砻婊蛘呓砻娴娜毕荻a(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)非常大。

3.4 第四代滲透無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

（下轉(zhuǎn)第14頁(yè)）

（上接第43頁(yè)）

滲透無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要利用滲透液對(duì)壓力容器滲透后，利用對(duì)應(yīng)滲透液的顯影劑的造像效果對(duì)壓力容器進(jìn)行缺陷探測(cè)的方法。它主要用于非多孔性固體材料表面缺陷探測(cè)的技術(shù)，可以用于對(duì)鋼鐵、陶瓷和塑料等材料構(gòu)成的壓力容器表面微小缺口進(jìn)行檢測(cè)。

3.5 第五代渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)需要對(duì)壓力容器通電，產(chǎn)生渦流電流，通過(guò)渦流的變化情況來(lái)進(jìn)行缺陷探測(cè)的技術(shù)方法。根據(jù)其特點(diǎn)，渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要用于導(dǎo)電材料構(gòu)成的管道壓力容器表面和近表面的缺陷，而不能用戶絕緣材料的壓力容器。在實(shí)際應(yīng)用中，主要用在鋼管，合金管。

4 總結(jié)

壓力容器在生產(chǎn)生活中被廣泛的使用，是工業(yè)、國(guó)防中十分重要的設(shè)備。由于壓力容器的高危性，它的安全使用是工業(yè)生產(chǎn)的效益，人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的前提保證。當(dāng)前，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于壓力容器的缺陷探測(cè)中，高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以提高生產(chǎn)效率，并能夠降低國(guó)家經(jīng)濟(jì)損失。本文詳細(xì)介紹了無(wú)損檢測(cè)在壓力容器檢測(cè)中的選擇和應(yīng)用，為實(shí)際生產(chǎn)中，如何在壓力容器中進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)提供一些參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]李紹元.壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的合理選擇與應(yīng)用研究[J].河北農(nóng)機(jī)，2015，（12）：46-48.

[2]劉艷嬌.壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的合理選擇與應(yīng)用要點(diǎn)[J].黑龍江科學(xué)，2017，8（10）：28-29.

[3]吳燕.壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的選擇與應(yīng)用研究[J].科技咨詢，2011，（22）：110.

[4]鄭逸翔，李政輝.聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用[J].干燥技術(shù)與設(shè)備，2012，10（01）：15-19.

作者簡(jiǎn)介：朱衛(wèi)春（1975-），男，江蘇如東人，本科，工程師，主要研究方向：壓力容器、壓力管道檢驗(yàn)檢測(cè)。