压力容器无损检测技术的选择及应用

摘 要：随着人民生活水平的提高和现代工业化的发展，压力容器越来越多地被应用于军事、工业和人民生活之中，涉及到石油、冶金、国防等多个重要领域。显然，压力容器是非常重要的设备，它的安全运行是对整个国家建设，社会发展和人民生活有序进行的保障。压力容器的安全检测技术是当前工业和学术界的研究热点，由于压力容器的密闭特性，当前工业生产过程中主要用无损检测技术来检测。高效的无损检测技术不仅能够提高压力容器的安全性的检测性能，更能够减少国家和人民的经济损失。本文首先讲述压力容器无损检测技术的选择原理，然后详细介绍各种无损检测技术在压力容器中的应用，为实际生产过程中，无损检测技术的使用提供理论参考。

關键词：压力容器；无损检测技术；选择；应用

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

1 引言

随着国家现代化的建设和社会的发展，压力容器被应用于生产、生活中的各个领域，包括国防、石油、化工、冶金、钢铁等各行各业。其中以化工业和石油工业中应用最多，根据统计在石油工业中的压力容器的使用数量占总压力容器数量的50%以上[1]。实际上，压力容器是一种国家规定的特种设备，能够承压的密闭容，可以承受低压或高压，具有耐低温、高温、腐蚀、剧毒，易燃、易爆等特性。显然，压力容器的安全性特别重要，一旦压力容器遭到破坏，就很容易爆炸，甚至产生连锁反应，不仅会波及整个生产过程，而且会危及工作人员人生安全。其次，压力容器也会常常发生泄漏，造成人员中毒，环境污染的重要事故。总之，不安全的压力容器必然会严重影响社会安定和国家的经济可持续发展。因此，在压力容器的设计、生产、运输、装配和维护等各个环节中，我们需要对它的安全性进行严格的检测。

当前的设备检测技术可以分为损伤检测技术和无损检测技术[2]。损伤检测，顾名思义，需要对设备进行物理或化学分析取样时，要将样本进行拆解，变形，然后再进行检测分析。无损检测，是在不破坏设备的情况下，甚至不在直接接触设备的情况下，根据设备的材料特性利用物理或者化学原理，对设备的各部分状态、材料、结构进行分析检测的技术。损伤检测和无损检测技术最大的区别就是在对设备检测时，有无对设备进行破坏，是否会影响被检测设备的稳定运行。由于压力容器的封闭性、高危性、稳定性和生产过程的实时性，对压力容器的检测不能对他进行拆解和破坏，因此无损检测技术被广泛的应用于各个领域中的压力容器的安全性检测中。无损检测技术在不破坏压力容器的基础上，探查内部是否存在缺陷，定位缺陷的位置，大小和性质。实际生产生活中，由于存在多种无损伤检测技术和不同压力容器的特性，如何选择无损伤生产技术进行检测，以及不同无损伤检测技术的应用需进一步讨论。

2 压力容器无损检测技术的选择

2.1 压力容器无损检测技术的种类

主流的压力容器的无损伤检测技术的发展主要分为五个阶段[3]：超声波技术，射线技术，磁粉技术，渗透技术和涡流技术。超声无损检测技术，主要利用不同介质中声波不同传播特性而形成的检测技术。射线无损检测技术，主要利用射线的高穿透性特点，对结构大，厚度高的压力容器进行检测。磁粉技术，主要来检测铁磁性材料，利用磁粉和铁磁材料磁场反应的特性来进行检测。渗透技术，主要利用高分子材料、特异指示剂和磁性材料的渗透作用来对非铁磁性压力容器进行检测。涡流技术，利用探查设备内产生涡电流的变化来检测的技术[4]。

2.2 压力容器无损检测技术的选择原则

应用场合不同，压力容器的材料、大小、结构会存在很大的差异，不同压力容器的承压能力等技术设定也会存在很大的区别。因此，需要根据压力容器的特性，对无损检测技术进行合理的选择。选择的原则主要有：

（1）兼容性原则。首先，在某些特点的压力容器检测场合，无损检测技术可以与损伤检测技术结合起来使用。无损检测技术能够在不破坏设备的情况下，对设备进行安全性检测，但是这种无损的优点也同时限制住看无损检测技术的应用场合，使它不能够完全替代损伤检测技术。比如在液化天然气钢瓶的耐压程度检测上就需要进行爆破检测。其次，对于某些复杂的压力容器，或者需要检测多个方面缺陷时，单一的有损的技术无法获得最优最全面的检测结果。因此，多种无损检测技术可以结合起来使用，多方面，多层次对压力容器进行检测分析，来获得更全面的缺陷数据。

（2）时间点原则。在对压力容器的无损检测时，需要在正确合适的时间点对设备进行检测。主要根据生产的动态过程、检测目的、结合被检测压力容器的结构、材料、大小，正确选择合适的检测时间点。在不适宜的时间对压力容器检测，不仅会影响工业生产过程，并且获得设备缺陷信息不一定是正确和真实的。例如，对密闭高压反应炉的检测时，可以在停工，冷却的时候对设备进行无损检测，从而获得内部的缺陷信息。

（3）针对性选择。首先，不同压力容器有不同的复杂性和结构性，我们需要选择正确的无损检测技术来对压力容器进行检测。例如，对磁性压力容器，可以用磁粉无损检测技术对它进行检测，而对非磁性压力容器，可以利用渗透技术对它进行检测。其次，针对不同的无损检测目的，我们需要选择最合适的无损检测技术来实现压力容器的检测。例如，对压力容器的面状缺陷进行检测时，超声无损检测技术的检测率最高，而对体积性缺陷进行检测时，射线无损检测技术能够得到较好的结果。

3 压力容器无损检测技术的应用

3.1 第一代超声无损检测技术的应用

超声无损检测技术是一种利用超声波在压力容器介质传播时产生衰减，遇界面产生漫射、反射和折射等性质进行缺陷无损检测的方法。超声检测技术根据声波反射强弱、散射幅度确定压力容器缺陷的大小、位置和形状等信息。这种无损检测方法主要应用于压力容器焊缝内部的缺陷以及压力容器被面状缺陷。

3.2 第二代射线无损检测技术的应用

射线无损检测技术，例如X射线具有高穿透性，能够穿透厚度大的压力容器，在显示器或者胶片上反映设备内部的缺陷。它主要是基于被检测设备不同部分对射线的吸收程度不同来探测容器内部的缺陷情况。在实际使用中，主要用于合金结构和特殊钢材结构的压力容器的缺陷检测，尤其是在高碳钢、不锈钢、低碳合金中有顯著效果。

3.3 第三代磁粉无损检测技术的应用

磁粉无损检测技术主要基于磁粉和缺陷处磁场泄漏来探查压力容器的表面或者近表面缺陷。由于磁粉无损检测技术的独特性，它主要用来检测铁磁材料构成的压力容器的缺陷，尤其是在对表面或者近表面的缺陷的探测，具有较高的反映效果，因为表面或者近表面的缺陷而产生的磁场会非常大。

3.4 第四代渗透无损检测技术的应用

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（上接第43页）

渗透无损检测技术主要利用渗透液对压力容器渗透后，利用对应渗透液的显影剂的造像效果对压力容器进行缺陷探测的方法。它主要用于非多孔性固体材料表面缺陷探测的技术，可以用于对钢铁、陶瓷和塑料等材料构成的压力容器表面微小缺口进行检测。

3.5 第五代涡流无损检测技术的应用

涡流无损检测技术需要对压力容器通电，产生涡流电流，通过涡流的变化情况来进行缺陷探测的技术方法。根据其特点，涡流无损检测技术主要用于导电材料构成的管道压力容器表面和近表面的缺陷，而不能用户绝缘材料的压力容器。在实际应用中，主要用在钢管，合金管。

4 总结

压力容器在生产生活中被广泛的使用，是工业、国防中十分重要的设备。由于压力容器的高危性，它的安全使用是工业生产的效益，人民生命和财产安全的前提保证。当前，无损检测技术被广泛的应用于压力容器的缺陷探测中，高效的无损检测技术可以提高生产效率，并能够降低国家经济损失。本文详细介绍了无损检测在压力容器检测中的选择和应用，为实际生产中，如何在压力容器中进行无损检测提供一些参考。

参考文献：

[1]李绍元.压力容器无损检测技术的合理选择与应用研究[J].河北农机，2015，（12）：46-48.

[2]刘艳娇.压力容器无损检测技术的合理选择与应用要点[J].黑龙江科学，2017，8（10）：28-29.

[3]吴燕.压力容器无损检测技术的选择与应用研究[J].科技咨询，2011，（22）：110.

[4]郑逸翔，李政辉.声发射技术在压力容器无损检测中的应用[J].干燥技术与设备，2012，10（01）：15-19.

作者简介：朱卫春（1975-），男，江苏如东人，本科，工程师，主要研究方向：压力容器、压力管道检验检测。