浅析无损检测方法在压力容器检验中的综合应用

摘 要：压力容器大多承受着低温、高温、易爆、易燃、剧毒或腐蚀介质的高压力，是一种极易发生爆炸危险的特种承压设备[1]。一旦压力容器发生爆炸或泄漏等事故，往往是伴随着火灾和中毒等灾难性的事故，直接影响着人民群众的生命财产安全。而分析压力容器事故发生的原因，制造或材料缺陷往往是发生事故的主要原因。无损检测是对压力容器进行检测的最为普遍和实用的一种方法，它是一种特别适合压力容器缺陷检验的一种方法，本文对无损检测方法在压力容器检验中的综合应用进行了分析。

关键词：压力容器 无损检测 综合应用

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0142-01

压力容器在化工、石油、钢铁、医药、造纸、城市公用和食品等行业都得到广泛的应用，压力容器已经深入到人民日常生活中的方方面面。据国家统计局相关统计结果表明，2011年我国拥有各类固定式压力容器233万多台，分布着我国工业生产的方方面面[2]。压力容器大多承受着低温、高温、易爆、易燃、剧毒或腐蚀介质的高压力，是一种极易发生爆炸危险的特种承压设备。一旦压力容器发生爆炸或泄漏等事故，往往是伴随着火灾和中毒等灾难性的事故，直接影响着人民群众的生命财产安全。而分析压力容器事故发生的原因，制造或材料缺陷往往是发生事故的主要原因。因此，对这些制造缺陷进行检测是降低压力容器事故发生率的主要措施。无损检测是对压力容器进行检测的最为普遍和实用的一种方法，它往往是指采用声、光、磁、电等手段，在不影响零件使用性能和结构的前提下，对零件内部缺陷进行检测的方法和手段[3]。它是一种特别适合压力容器缺陷检验的一种方法，本文对无损检测方法在压力容器检验中的综合应用进行了分析。

1 压力容器常用无损检测方法

一般来说，应用于压力容器的无损检测方法主要有：超声检测检测法，X射线检测法，磁粉检测，渗透检测等，以下将一一进行详细介绍[4]。

1.1 超声波检测

所谓超声波检测法是指应用声波频率为0.5～5 MHz的超声波对零件内部缺陷进行检测的方法。在这个频率段的声波在材料内部具有一定的方向性和速度，当遇到缺陷是往往因为异质界面而发生发射，依据发射的特点对缺陷进行检测。

超声波检测法的优点是：具有较强的穿透力，对于裂纹、夹层等平面型缺陷检测灵敏度较高，且超声检测方法的设备轻便，操作简单。

超声波检测法的缺点是：需要传播介质，对于形状复杂的工件往往无法检测，且要求检测零件具有较强的光洁度。且对检测结果的分析往往要求很高，需要专业的人员进行操作和分析。

1.2 X射线检测法

所谓X射线检测法是一种应用X射线对零件内部缺陷进行检测的方法。X射线往往具有较强的穿透能力，且在穿透过程之中往往受到工件物质的阻力而强度减弱，而当穿过零件缺陷部位时，往往减弱程度会发生差异，依据这些差异判断缺陷的位置和尺寸。

X射线检测法的优点是：可以通过X射线衍射方法获得缺陷的直观图像，可以做到定性定量准确，也可以长期保存直接记录的检测结果。

X射线检测法的缺点是：X射线衍射需要合适的角度，角度不同往往对测量结果影响较大。对于那些末熔合、裂纹等缺陷，往往容易漏检。且这种检测方法的设备昂贵，检测成本较高。

1.3 渗透检测

所谓渗透检测是指利用渗透液深入工件表面的原理对工件的缺陷进行检测的方法。这种方法往往应用于表面缺陷的测量之中，渗透液在缺陷部位渗透显现往往不同于去缺陷的部位，利用这个原理往往能够检测出肉眼看不出的缺口、裂纹、凹坑之类的缺陷。

渗透检测方法的优点是：成本较为低廉，且操作简单易行，适用于大型工件和形状不规则的工件的检测，检测结果比较直观。

渗透检测方法的缺点是：这种方法适用于表面缺陷的测量，对于那些埋藏于表层以下的缺陷往往无法进行检测，这种检测方法有局限性。

1.4 磁粉检测

这种方法主要应用于铁磁性材料工件，当工件存在内部缺陷时，往往因为基体材料的不连续性，当工件被磁化后，往往会在缺陷部位产生漏磁场。而依附在工件表面的磁粉，在合适的光照的情况下，在缺陷部位往往会出现目视可见的磁粉痕迹，依据痕迹的形状和位置，可以评定缺陷的严重程度。

这种方法的优点是：可以比较直观的显现出缺陷的位置、形状和大小，检测灵敏度较高。且检测方法不受到零件大小及形状的限制，操作简单，费用低廉。

这种检测方法的缺点是：这种方法仅仅适合于铁磁性材料（Fe、Co、Ni及其合金）制成的工件，对于那些非磁性材料往往无法进行检测。

2 无损检测方法的选用原则及各种检测方法在压力容器缺陷检测的具体应用

2.1 无损检测方法的选用原则

进行无损检测时，应当遵循以下原则。

（1）无损检测方法的选用应该依据检测的目的和动机，正确选择检测方法。

（2）依据检测材料和缺陷的特点对检测方法进行选择，往往依据以下一些特点对检测方法进行选择：检测零件制造方法、材质、工作介质、失效模式和使用条件，缺陷可能的形状、种类、部位和取向。

（3）综合应用各种无损检测方法，当某些特殊环境过程之中，应该综合选用不同的检测方法。在一项检测的过程之中，往往应该尽可能多用几种检测方法，互相对照结果，进行互相验证。

2.2 各种检测方法在压力容器缺陷检测的具体应用

（1）超声波检测。

一般来说，这种检测方法常常在压力容器缺陷检测中应用于如下场合：

①焊缝缺陷检测。

这种检测方法比较适合于压力容器的焊缝进行检测，对于焊缝中的气孔、未熔合、夹渣、裂纹和未焊透等缺陷具有较高的检测效率。

②锻件缺陷检测。

在压力容器制造中的锻件往往比较适合这种检测方法，因为锻件内的缺陷大多呈线条型或面积型特征，这种缺陷特点往往较为适合超声检测。

（2）X射线检测方法。

这种检测方法也是压力容器无损检测的有效方法之一，这种方法主要适用于压力容器制造过程中的焊缝缺陷检测，常常对焊缝的冷裂纹、热裂纹和延迟裂纹等缺陷进行检测。这种检测方法还比较适用于压力容器使用过程中的缺陷检测，对于压力容器使用过程中的应力腐蚀、疲劳裂纹、晶间腐蚀等缺陷也常用这种方法。

（3）磁粉检测。

这种方法也是压力容器缺陷检测常用的一种方法。在压力容器的制造过程制造，常常对焊缝缺陷，焊接坡口缺陷及焊接过程中产生的各类缺陷进行检测。而在压力容器使用过程中常常参数的疲劳裂纹和应力腐蚀等缺陷也有较高的检测效率。

参考文献

[1]刘时风.焊接缺陷声发射检测信号谱估计及人工神经网络模式识别研究[D].北京：清华大学机械工程系，2011.

[2]沈功田.金属压力容器的声发射源特性及识别方法的研究[D].北京：清华大学机械工程系，2010.

[3]戴光.在用压力容器活性缺陷的声发射特性与模糊综合分析[D].杭州：浙江大学化工机械系，2011.

[4]沈功田，段庆儒，周裕峰，等.压力容器声发射信号人工神经网络模式识别方法的研究[J].无损检测，2011，23（4）：144-149.