压力容器的无损检测技术及其适应性研究

【摘 要】无损检测技术主要利用被检测设备的物理特性如结构缺陷、材料特性等对多种检测方式或手段敏感这一特点完成的，通过利用光、电、磁、热、声等多种检测反馈来判断和定位压力容器的缺陷等。

【关键词】压力容器；无损检测；特种设备；安全可靠；经济高效；制造工艺；设备工况

0 引言

压力容器是一种能够引起爆炸或中毒等巨大危害事故的特种设备，假如发生了爆炸或者泄漏，常常会并发火灾、中毒、环境污染等重大灾难性事故，因此压力容器具有比一般机械设备更高的安全性要求。检验作为压力容器安全管理中的关键环节，检验的目的就在于防止压力容器产生失效事故，尤其是要防止危害最为严重的破裂事故的发生。对压力容器进行检验的目的就是对失效进行预测与预防。运用无损检测技术，可以在不损坏试件的基础上，运用物理方法或化学方法，借助先进的技术与设备，对压力容器试件的内部和表面结构、性质、状态等进行检查与测试，因而在当前的压力容器检测中的应用变得越来越广泛。

1 各种无损检测方法的特点和选用原则

1.1 无损检测应与破坏性检测相结合

无损检测的最大特点是在不损伤材料、工件和结构的前提下进行检测，具有一般检测所无可比拟的优越性。但是无损检测技术自身还有局限性，不能代替破坏性检测。例如液化石油气钢瓶除了无损检测外还要进行爆破试验。

1.2 正确选用实施无损检测的时间

在进行承压设备无损检测时，应根据检测目的，结合设备工况、材质和制造工艺的特点，正确选用无损检测实施时间。例如，需做热处理的压力容器在制造完工后无损检测合格才能进行热处理、并在热处理完工后再进行无损检测抽查工作。

1.3 正确选用最适当的无损检测方法

对于承压设备进行无损检测时，由于各种检测方法都具有一定的特点，不能适用于所有工件和所有缺陷，应根据实际情况，灵活地选择最合适的无损检测方法。例如，钢板的分层缺陷因其延展方向与板平行，就不适合射线检测而应选择超声波检测。

1.4 综合应用各种无损检测方法

在无损检测中，任何一种无损检测方法都不是万能的。因此，在无损检测中，应尽可能多采用几种检测方法，互相取长补短，取得更多的缺陷信息，从而对实际情况有更清晰的了解。例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准；而射线对缺陷的定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果可靠准确。各种无损检测方法都具有一定的特点和局限性，《承压设备无损检测》对无损检测方法的应用提出了一些原则性要求。

应在遵循承压设备安全技术法规和相关产品标准及有关技术文件和图样规定的基础上，根据承压设备结构、材质、制造方法介质、使用条件和失效模式，选择最合适的无损检测方法。

射线和超声检测适用于检测承压设备的内部缺陷；磁粉检测适用于检测铁磁性材料制承压设备表面和近表面缺陷；渗透检测适用于检测非多孔性金属材料和非金属材料制承压设备表面开口缺陷；涡流检测适用于检测导电金属材料制承压设备表面和近表面缺陷。

凡铁磁性材料制作的承压设备和零部件，应采用磁粉检测方法检测表面或近表面缺陷，确因结构形状等原因不能采用磁粉检测时，方可采用渗透检测。当采用两种或两种以上的检测方法对承压设备的同一部位进行检测时，应符合各自的合格级别；如采用同种检测方法的不同检测工艺进行检测，当检测结果不一致时，应以危险度大的评定级别为准。重要承压设备对接焊接接头应尽量采用X射线源进行透照检测。确因厚度、几何尺寸或工作场地所限无法采用X射线源时，也可采用γ源进行射线透照。此时应尽可能采用高梯度噪声比（T1 或 T2）胶片；但对于抗拉强度大于540MPa的高强度材料对接焊接接头则必须采用高梯度噪声比的胶片。

2 压力容器制造过程中的无损检测

2.1 射线检测

射线检测方法适用于压力容器壳体或接管对接焊缝内部缺陷的检测，一般X射线探伤机适于检测的钢厚度小于等于80mm，lr-192检测厚度范围为20-100mm，Co-60检测厚度为40-200mm。

2.2 表面检测

磁粉或渗透方法通常用于压力容器制造时钢板坡口、角焊缝和对接焊缝的表面检测，也用于大型锻件等机加工后的表面检测。

2.3 超声波检测

超声检测法适用于厚度大于6mm的压力容器壳体或大口径接管与壳体的对接焊缝内部缺陷的检测。

3 在用压力容器的无损检测

在用压力容器检验的重点是压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素影响而产生的腐蚀、冲蚀、应力腐蚀开裂、疲劳开裂及材料劣化等缺陷，因此除宏观检查外需采用多种无损检测方法。

3.1 表面检测

表面检测的部位为压力容器的对接焊缝、角焊缝、焊疤部位和高强螺栓等。铁磁性材料一般采用磁粉法检测，非铁磁性材料采用渗透法检测。

3.2 超声检测

超声检测法主要用于检测对接焊缝内部埋藏缺陷和压力容器焊缝内表面裂纹。超声法也用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。由于超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，而且与射线相比对人无伤害，因此在在用压力容器检验中得到广泛使用。

3.3 射线检测

X射线检测方法主要在现场用于板厚较小的压力容器对接焊缝内部埋藏缺陷的检测，对于人不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素进行γ射线照相。另外，射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复验，以进一步确定这些缺陷的性质，为缺陷返修提供依据。

3.4 涡流检测

对于在用压力容器，涡流检测主要用于换热器换热管的腐蚀状态检测和焊缝表面裂纹检测。

3.5 磁记忆检测

磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，这些部位容易产生应力腐蚀开裂和疲劳损伤，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。通常采用磁记忆检测仪器对压力容器焊缝进行快速扫查，以发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

3.6 红外检测

许多高温压力容器内部有一层珍珠岩等保温材料，以使压力容器壳体的温度低于材料的允许使用温度，如果内部保温层出现裂纹或部分脱落，则会使压力容器壳体超温运行而导致热损伤采用常规红外热成像技术可以很容易发现压力容器壳体的局部超温现象。

4 压力容器无损检测的发展方向

近年来压力容器产品大型化、高参数化的趋势日益明显，压力容器无损检测技术的不断发展和深入人心。人们开始意识到提高压力容器无损检测技术水平，保证产品的安全可靠性是一个长期而复杂的过程。虽然无损检测技术得到了迅速发展，但其发展和应用水平仍有相当大的距离。其中有技术上的也有管理上的问题，应正视这些问题。同时，还应充分认识到无损检测方法的局限性，要以创新的精神推动该项技术的发展。总之，随着科技的发展和建设工程质量监督力度的加强，无损检测技术在建设工程中的作用将日益明显，正在成为工程质量控制、检测的重要手段之一，在今后的工程建设中得到广泛的应用。

5 结束语

总之，作为一种综合性应用技术，无损检测同时是一种耗费技术资源的工作，影响无损检测的可靠性还有无损检测人员技术水平和工作责任心、控制检测系统的通用标准等等，在设备管理中应用的广度和深度将直接影响整体设备管理效率，相信在不远的将来随着国内整体设备管理水平的提高，各种有效工具的利用，无损检测技术将会得到迅速发展。

【参考文献】

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