无损检测在压力容器检验中的应用

胡冠群

山东省特种设备检验研究院济宁分院 山东济宁 272000

压力容器检测前，应根据检测对象的材料、结构、形状和尺寸，评价潜在缺陷的类型、形状和位置，并根据无损检测仪器的特点选择适当的方法[1]。例如检查工件表面的小裂纹，不应选择射线或超声波检测，而应使用磁性或干涉检测[2]。选择检测方法时，应在安全的基础上考虑适用性、经济性、方便程度以及选择没有检测损害的方法。因此，有必要尽可能多地使用组合方法来弥补各种检测方法的自身缺陷，从而获得更加准确的检测信息。现有的无损检测技术已经比较发达，但今后仍有必要对无损检测技术进行深度研究，以尽量降低检测成本，提高检测效率和检测结果的准确性，扩大应用行业范围[3]。

1 压力容器安全特点

常规的压力容器与传统机械相比磨损较少，但其发生事故的可能性却更高，每年发生的压力容器大小事故都不在少数。造成压力容器事故的原因很多，从技术上讲，主要原因如下：虽然大部分压力容器结构相比某些精密仪器设备而言相对简单，但其部件中的应力情况复杂，尤其是在存在开口但结构强度较弱的地方。压力容器的使用要求较高，不仅因为压力较高，还存在高温、低温以及腐蚀情况。压力容器中的一些焊接件，其焊接位置出现小缺陷的概率较高。如果在使用过程中温度条件得不到有效控制，压力容器内部介质可能会迅速膨胀，造成危害。压力容器比其他设备更容易过载，造成快速损坏。

压力容器之所以被称为特种设备，就是因为其危险性较高，发生事故后造成的损失较大[4]。例如在一些石化装置压力容器中，工作介质很多都是易燃、易爆、有毒、有腐蚀性的。容器发生事故破裂时，内部介质迅速向外扩散，导致化学爆炸、燃烧、中毒等危险。

2 压力容器无损检测方法

压力容器是工业生产中的重要设备，因生产流程要求，需要保持一定的压力及温度状态。因此，如果压力容器有结构缺陷，就有可能发生危险。当压力容器压力较大、温度较高时往往会导致爆炸、火灾、中毒、污染等灾难性事件，对环境造成破坏，并对生产单位造成不可估量的经济损失。在压力容器的检验检测中，无损检测不仅可以提高结构检验的精细化，还可以提高检验的有效性，避免破坏性检验造成的经济损失，提高检验的便利性。常见的无损检测方法有超声波、射线、渗透和磁粉检测等。

3 无损检测技术在压力容器检验中的应用分析

3.1 X 射线检测

x 射线检测通常用于检测设备内部缺陷。x 射线检测的主要特点是利用x 射线的穿透力获取有缺陷的视觉图像，并通过胶片将记录的检测结果长期保存下来。x 射线检测方法的缺点是x 射线检测需要选择正确的角度进行检测，不同角度对检测结果有很大影响，未熔合、裂纹等缺陷可能漏检。另外X 射线机维修成本较高，经常使用X 射线还可能对检测人员身体健康造成辐射危害。

3.2 磁粉检测

磁粉检测常用于检测铁磁性材料表面及近表面缺陷。工件中的缺陷通常是由于基体材料的不连续性造成的。当工件磁化时，不连续的部分会产生磁场。根据工件表面存在的磁性，在某些缺陷部位可见磁信号，缺陷的严重程度可以通过相应的轨迹形状和位置来判断。该方法的主要优点是可以直观、高度敏感地识别缺陷的位置、形状和大小，操作简单且经济实惠。该检测方法的缺点在于它仅用于检测铁磁性工件的表面缺陷和近表面缺陷，非铁磁性材料以及内部缺陷无法检测。

3.3 超声检测

①超声检测常用于压力容器钢板及焊缝检测。焊接连接在制造压力容器时非常普遍，然而，在焊接技术、焊接材料等因素的影响下，实际焊接过程中可能会出现焊缝缺陷甚至裂纹，从而对压力容器的整体性能产生重大影响。另外钢板材料本身缺陷对压力容器性能也有十分重要的影响，超声检测可以直观显示缺陷深度，清楚了解焊接情况及板材情况，为缺陷后处理提供方便；②用于钢管检测。对金属材料，可检测厚度为1-2mm 的薄壁管材，缺陷定位较准确，无缝钢管检测成本低、速度快。检测设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便，但是对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难。

3.4 渗透检测

渗透检测技术是压力容器质量检验中常用的检测技术。渗透检测对于表面开口缺陷，特别是细微的表面开口缺陷非常敏感。渗透检测可以检查磁性材料，也可以检查非磁性材料；可以检查黑色金属，也可以检查有色金属，还可以检查非金属。渗透检测不受被检工件结构限制。渗透检测可以检查焊接件或铸件，也可以检查压延件和锻件，还可以检查机械加工件。渗透检测不受缺陷形状（线性缺陷或体积型缺陷）、尺寸和方向的限制，只需要一次渗透检测，即可同时检查开口于表面的所有缺陷。

4 无损检测方法的选用原则和各类无损检测方法在压力容器缺陷检测中的应用

4.1 无损检测方法的选用原则

无损检测的选用应遵循以下准则：①在选择无损检测方法时，应根据检测的目的正确合理地选择检测方法及仪器；②应根据设备材质和可能出现的缺陷特征选择合适的检测方法，选择检测方法时，还应兼顾制造方法、介质、方法和使用标准，缺陷的形状、类型、位置等；③在一些情况下需要同时选择多种仪器多种方法进行整体检测，有时也需要使用不同仪器不同检测方法进行对比检测，以期能够得到准确的检测结果。

4.2 各种无损检测方法在压力容器缺陷检测中的具体应用

（1）超声波检测。超声波检测经常用于检测压力容器内部缺陷，应用如下：①脉冲反射探伤法通常用于锻件、焊缝等的检测。可发现工件内部较小的裂纹、夹渣、缩孔、未焊透等缺陷。②超声波检测能确定缺陷的位置和相对尺寸，适用于锻件、管材、棒材、T 型接口、角接以及堆焊层的检测。③超声波穿透能力较大，例如在钢中的有效探测深度可达1 米以上，因此可以用于壁厚较大的压力容器缺陷检测。④可用于钢板本身内部缺陷检测。

（2）X 射线检测。该方法是压力容器制造过程中最常用的探伤方法，射线照相法已广泛应用于焊缝和铸件的内部质量检验，射线照相法能较直观地显示工件内部缺陷的大小和形状, 因而易于判定缺陷的性质, 射线底片可作为检验的原始记录供多方研究并作长期保存。

（3）磁粉检测。这是检测铁磁性压力容器焊缝表面和近表面缺陷最常用方法。磁粉检测的灵敏度可检出的不连续宽度可达到0.1μm。磁粉检测几乎不受工件大小和几何形状的影响，能检测出工件各个方向的缺陷。制造压力容器时，常作为射线检测不能开展的补充检测方法。对在用压力容器，磁粉检测还能检测出表面缺陷的高水平，如疲劳现象、应力腐蚀等[5]。

（4）渗透检测。渗透检测是奥氏体不锈钢等非磁性材料表面检测的重要方法。

5 压力容器检测应用无损检测技术注意事项

在选择合适的无损检测技术时，必须能够正确、全面地实现检测目的，所有检测方法均可组合使用，以获得快速、可靠和准确的压力容器缺陷检测结果[6]。

（1）无损检测前，应全面分析压力容器材料的实际情况，特别是材料的制造和使用情况，以选择合适的检测方法。

（2）根据压力容器使用的场所、环境及盛装介质情况，分析可能出现的缺陷类型，以选择合适的检测方法。

（3）无损检测前，有必要提前清理和处理需要检测的部位，特别是要彻底清理焊缝和热影响区周围的杂物，以确保检测过程中受检表面充分暴露出来。如果清理不到位，检测结果可能会发生偏差，例如有些表面裂纹可能无法发现。

（4）由于磁场的作用，缺陷磁场可能在所有方向上都正交于有效磁场，为了更好地确保探头功能在容器表面点的灵敏度，在同一磁场中进行检测之前，应确保表面去除点受到磁场的均匀影响，以提高检测精度。

（5）射线检测前应确保隔离出足够大的透照区域，保障检测人员不受辐射危害。

（6）检测仪器应确保在检定、校准有效期内，这样才能保证检测结果的准确性和有效性。

6 结语

本文的分析表明，研究无损检测在压力容器检验中的应用有助于从问题的角度看待检测技术的进展。各类检测方法都有其优缺点，每一类检测方法几乎都不可能完全检测出压力容器的所有缺陷。因此，应加强综合分析研究，开发出更高质量更先进的综合型检测仪器，以提高无损检测的实际效果，推动检测技术的更新，更好的保障压力容器安全。