壓力容器無損檢測(cè)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(cè)和預(yù)防�，F(xiàn)代無損檢測(cè)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(duì)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(cè)試的方法。目前對(duì)壓力容器的檢測(cè)方法有多種，本文主要介紹無損檢測(cè)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(cè)方法的特點(diǎn) 

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

　　(一)無損檢測(cè)應(yīng)與破壞性檢測(cè)相結(jié)合。無損檢測(cè)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(cè)，具有一般檢測(cè)所無可比擬的優(yōu)越性。但是無損檢測(cè)技術(shù)自身還有局限性，不能代替破壞性檢測(cè)。例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測(cè)外還要進(jìn)行爆破試驗(yàn)。 

　　(二)正確選用實(shí)施無損檢測(cè)的時(shí)間。在進(jìn)行承壓設(shè)備無損檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)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(cè)實(shí)施時(shí)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(cè)方法。對(duì)于承壓設(shè)備進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，由于各種檢測(cè)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(cè)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(cè)而應(yīng)選擇超聲波檢測(cè)。 

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

　　三、無損檢測(cè)方法介紹 

　　現(xiàn)代無損檢測(cè)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(duì)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(cè)試的方法。 

　�。ㄒ唬┥渚�檢測(cè) 

　　射線檢測(cè)技術(shù)一般用于檢測(cè)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(duì)于人體不能進(jìn)入的壓力容器以及不能采用超聲檢測(cè)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(cè)不適用于鍛件、管材、棒材的檢測(cè)。 

　　射線檢測(cè)方法可獲得缺陷的直觀圖像，對(duì)長(zhǎng)度、寬度尺寸的定量也比較準(zhǔn)確，檢測(cè)結(jié)果有直觀紀(jì)錄，可以長(zhǎng)期保存。但該方法對(duì)體積型缺陷（氣孔、夾渣）檢出率高，對(duì)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(cè)成本高、速度慢，同時(shí)對(duì)人體有害，需做特殊防護(hù)。 

　　（二）超聲波檢測(cè) 

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

　　超聲檢測(cè)既可用于檢測(cè)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(cè)。 

　　該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強(qiáng)、檢測(cè)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(duì)人體沒有危害。但該方法無法檢測(cè)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(duì)缺陷的定性、定量表征不準(zhǔn)確。 

　�。ㄈ�）磁粉檢測(cè) 

　　磁粉檢測(cè)（MagneticTesting，MT）是基于缺陷處漏磁場(chǎng)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(cè)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(cè)等及格階段，磁粉檢測(cè)技術(shù)用于檢測(cè)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(cè)的優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)成本低、速度快，檢測(cè)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(shí)對(duì)探傷有影響。 

　�。ㄋ模�滲透檢測(cè) 

　　滲透檢測(cè)（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(cè)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(cè)方法在壓力容器檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用，必須合理選擇滲透劑及檢測(cè)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(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)等來提高滲透檢測(cè)的可靠性。 

　　該方法操作簡(jiǎn)單成本低，缺陷顯示直觀，檢測(cè)靈敏度高，可檢測(cè)的材料和缺陷范圍廣，對(duì)形狀復(fù)雜的部件一次操作就可大致做到全面檢測(cè)。但只能檢測(cè)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(duì)工件和環(huán)境有污染。滲透檢測(cè)方法在檢測(cè)表面微細(xì)裂紋時(shí)往往比射線檢測(cè)靈敏度高，還可用于磁粉檢測(cè)無法應(yīng)用到的部位。 

　�。ㄎ澹┞暟l(fā)射檢測(cè) 

　　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