试析射线检测技术在压力容器检验中的应用

＊曾 辉

（广州广重企业集团有限公司 广东 511496）

压力容器隶属于特种设备范畴，极容易引发爆炸、中毒等问题，执行相应的安全检测操作显得尤为重要。在应用无损检测技术时，主要是针对被检测对象。当材料内部出现异常问题，相关人员可根据反应变化特点，如热、声等，以及工程材料、零部件等探测，确定缺陷的具体性质和形状，避免材料和设备出现问题。从以往工作开展中能够看出，常见的无损检测方式有射线检测、超声波检测等，其中，射线检测的应用价值和优势十分明显。

1.射线检测的物理基础及X射线照相法原理

(1)射线检测的物理基础

X射线产生于X射线管之中，该类射线管属于真空管，主要涉及到的内容有阴极和阳极，阴极材料为钨丝，阳极为靶。当管电压加入后，阴极将会释放很多电子，电子被加速后逐渐靠向阳极，并以很大速度撞击靶，撞击过程会失去很多动能，大部分动能会转变为热能，只有很少一部分会发展为X射线。当X射线通过物质后，部分光子会与物质出现相互作用，其中最为常见的形式有光电效应、康普顿效应等。少数光子会被物质吸收，还有一些光子会被物质散射出去，加强射线的穿透强度。当X射线透过一定厚度物体之后，透照射线之中同样会包含一次射线、散射线等。窄束射线之中，能够到达检测器的只有一次射线，宽束射线除了一次射线外，还涉及到一些散射线。

(2)X射线照相法的原理

射线检测主要是针对物质内部宏观几何缺陷进行探测，借助于胶片对信息进行记录，同样属于无损检测范畴。射线在穿透物体阶段，能够与物质发生相互作用，受吸收及散射因子影响，强度也会逐渐减弱。之所以会出现这种情况，主要是受以下两个因素影响：第一，物质的衰减系数；第二，穿透厚度。当射线穿透物体后，缺陷部分和测试片自身射线强度会与试样自身衰减系数不一致。当胶片与胶片敏感之后，胶片上的部分黑度也会产生明显不同。工作人员可借助观察灯，了解黑度差异构成的不同形状图像内容，并根据图像判断缺陷情况，最终确定测试件的质量。

2.射线检测优势和缺陷

射线检测优缺点主要体现在以下几方面：第一，射线检测的主要记录介质为底片，更具直观和真实性效果，能够保存的期限较长；第二，依靠底片的黑度差，可以让工件内部缺陷得到更好反应，明确缺陷大小及形状，确定缺陷的具体位置；第三，在底片帮助下，工作人员可执行气孔、夹渣及未焊透等问题的检测，需要注意的是，如果透照角度不合适，裂纹及未熔合问题很容易出现漏检；第四，该检测方式适合在厚度较薄工件检测上进行应用，并不适合厚度较大的工件；第五，适合针对板管对接焊缝、管座角焊缝及管板角焊缝问题进行检测；第六，由于射线检测需要完全穿透工件，部分工件内部结构条件复杂，很可能会对X射线透照产生限制；第七，透照工件具备一定厚度，但只能通过底片影响进行判断，无法在厚度上对缺陷问题进行准确定位；第八，对应的检测成本较高；第九，X射线自身具备一定的辐射性特点，一旦出现超剂量应用，便容易引发人体的放射性损伤，因此，在执行X射线照相操作时，相关人员必须做好防护。

3.常见的压力容器无损检测技术

(1)超声波检测技术

对于常见的超声波检测的应用，其主要依据设备发出的超声波在介质中来回反射所接受的信号不同。在超声波传递过程中，会有对应的衰减现象出现，相关人员可根据超声波衰减情况分析，了解设备表面是否出现问题。实际应用阶段，超声波检测技术能够对焊缝内部隐藏缺陷进行有效检测，明确压力容器高压螺栓的潜在质量问题。另外，该检测技术具备较高的指向性和灵敏度，检测速度极快，但其对应的定量表征准确性不足。超声波检测原理图如图1所示。

图1 超声波检测原理图

(2)渗透检测技术

在使用渗透检测技术对容器进行检测时，首先，需要使用特定的渗透液均匀涂抹在需要检测的工件表面，再配合使用相应的显示剂用来确定需要检测位置是否会出现显色现象，以此达到检测工件是否有工艺缺陷。需要检测的容器表面需要具有浸润效果，如果压力容器存在缺陷，那么能够为液体进入到压力容器壳体创造前提条件，后续，工作人员需要将压力容器表面渗透液及时擦除，应用显像剂等，用以检测压力容器的实际情况，如果发现渗透液残留，证明渗透液所在位置存在明显的缺陷问题。相比之下，渗透检测技术具备操作简单、费用低等优势，但无法将表层以下的缺陷问题检测出来，只能明确开口暴露于表面的缺陷问题，还容易对工件所在环境产生影响。

(3)磁粉检测技术

压力容器在应用时，往往存在一些应力集中区域，此时，工作人员可依靠磁记忆检测方式进行检测，确保表面裂纹、内部裂纹等能够得到顺利突显。总的来说，磁粉检测技术是日常中常用的检测技术，但是此类技术在应用中还需要结合其他无损检测技术相互配合进行相应检测。相比之下，磁粉检测技术涉及到的装置和仪器内容十分简单，操作性较强。与此同时，还能将各种问题展示出来，该特点与射线检测技术类似，相关人员可根据观察结果，确定压力容器质量问题出现的具体位置。实际上，磁粉检测技术可依靠自身所产生的磁场，将缺陷内容直观反应出来，检测优势十分明显。需要注意的是，非磁铁材料制造的压力容器检测，该技术很难呈现出较高的应用价值。因此，针对检测对象的选择，工作人员应按照相关要求进行。

(4)声发射检测

声发射技术属于是常见的无损检测手段之一，应用时能够呈现出明显的动态性优势，相关人员可从生发射信号对应的裂缝角度着手，为裂纹所在区域以及状态判定提供帮助，在提升压力容器安全检测效率同时，保证压力容器安全性能得到良好优化，便于后续工作的开展。

4.射线检测技术在压力容器检验中的应用

(1)压力容器焊缝缺陷评估

要想提高压力容器的制造水平，在焊接质量检查方面，可引入无损检测方式，具体操作时，工作人员可从检测目的着手，确定最佳检测时机。例如，在封头压制成型之后，可立即开展封头拼接过程的焊缝检测操作，提升缺陷检查效率。反观拼接焊缝，可通过100%射线或者是超声波检测进行。实施阶段，工作人员可根据下料、小板拼接大板、成型及无损检测的顺序执行，提升成型合格率。大多数情况下，焊缝周围往往会出现一些裂纹，在检测时，工作人员可利用综合检测模式。例如，在超声波检测压力容器焊缝时，管理者可了解探头倾斜角度的变化情况，当探头倾斜角度较大时，极容易导致波程大幅增加，增加波能消耗，最终影响到探伤灵敏度。如果探头倾斜角度较低，裂纹等问题也很难被反应。针对焊缝扫描死角，管理者同样需要提高关注度，尤其是当探头做锯齿形运动阶段，倾斜角度需要得到合理调整。总的来说，在设备的焊缝扫描阶段，设备对位置的扫描与扫描讯号有着十分紧密的关系，其中超声波发射面焊缝波纹位置是主要集中区域，此时，工作人员可在附近涂抹一些耦合剂。需要注意的是，针对焊接接头热影响区的扫描，与焊缝区域的缺陷类型差异性明显，稍有不慎，便会对潜在缺陷判定产生影响。

(2)压力容器安全管理

执行承压设备内部缺陷检测任务时，射线检测较为常见，尤其是在体积性缺陷检测方面体现的更加明显。为了确保压力容器安全检测水准得到提升，人们应确保X射线强度长期保持均匀状态，当射线透过被检测物体后，存在缺陷部位与五缺陷部位之间所呈现出的射线吸收能力完全不同。其中，有缺陷部位的射线强度更大，相关人员可根据该特性，判断工件中是否存在缺陷情况。另外，从射线照相技术检测对象分析结果中能够看出，常见内容有尺寸不同的容器、管子接头等等，而射线检测技术能够对该类逐渐缺陷内容进行准确判断，应用价值较高，常见缺陷类型包括裂纹、气孔等。

(3)射线检测底片复评抽查的质量控制

在执行射线探伤任务时，经常会遇到底片质量较差的问题，最终对底片评定带来极大影响。之所以会出现该问题，主要是由于人们对深度试块的选择不够重视，进而引发根部咬边等缺陷。为了规避上述现象，相关人员应做好以下几方面工作：首先，明确一些重要缺陷的特点。其次，检测人员可根据现场交底工作要求，确定射线检测比例，以及相关内容，保证底片复审工作正常开展。最后，射线检测报告审查时，相关人员应重点关注压力容器片号及缺陷类型等，一旦发现具体结果与相关要求不相符，工作人员应及时进行返修操作，重点关注报告内容是否全面，以及焊口是否满足各项要求。

(4)射线检测工艺的监督检验

射线检测工艺的监督检验工作开展主要包括以下几方面：第一，专用操作指导书的抽查和检测。工作人员在执行具体任务内容时，应确定压力容器的对应检测比例等内容，通过射线操作指导书抽查，保证通用工艺规程覆盖范围能够得到提升，对于操作指导书内容填写，需要由II级或者是III级工作人员进行；第二，了解射线透照几何方式的选择情况。在透照方式选择上，工作人员可按照透照灵敏度等内容，执行多方位、多角度分析，实际实施过程中，也要强化单壁透照模式应用力度，双壁透照方式作为备用选择；第三，检测过程控制的监督检验。该项工作执行上，可同样以检验人员角度为出发点，提升对射线拍片操作质量及底片质量的控制力度。为了让射线拍片操作质量控制水准不断提升，相关检验人员需要遵循工艺指导书中的各项要求，避免检测质量出现问题。对于底片评定质量控制操作，主要由II级工作人员负责，还要建设好评片室环境，让观片灯光照强度满足具体要求，之后确定底片质量检查程序。当初评工作完成后，工作人员还要进行复评。复评阶段，倘若最终结论与初评不相符，工作人员应与初评人员进行交流，通过复拍片等方法，执行二次验收操作。如果出现超标缺陷，工作人员可与之前的检验员进行交流，为后续复拍工作的确定提供依据。

5.结论

针对压力容器安全检测工作的开展，射线检测技术应用显得尤为重要，现阶段，射线照相检测技术和射线实时成像检测技术优势较为明显，具备较高的应用成熟度，但从具体应用角度来说，依旧存在很多不足。由于检测方式不同，对应的工作原理差异明显，相关人员应明确不同技术的检测范围，呈现出更好的检测效果。在后续发展方面，射线检测技术在压力容器检验中的应用深入度还会继续提升，相关研究人员应根据实际需求，制定新的检测程序和手段，突出更好的检测效果。