浅谈射线探伤在压力容器无损检测中的应用

摘要：检验是压力容器安全管理的重要环节，压力容器检验的目的就是防止压力容器发生失效事故，特别是预防危害最严重的破裂事故发生。本文就压力容器的无损检测技术进行简要分析，尤其是针对射线探伤在压力容器无损检测中的应用。

关键词：射线探伤；压力容器；无损检测技术

中图分类号： TH49 文献标识码： A

1、射线探伤的概述

所谓的射线探伤是一种射线探伤方法，使用范围与工作原理与X射线探伤相同。由于射线的穿透能力较强，可用来检测材料较深部位的缺陷。其实也就是放射性元素能放射出α-β-三种射线， 其中射线在电场中不偏转，穿透物质能力最大，因此在现代工业应用中很广泛。目前，在工业中，常用人工放射性同位素钴60或铯137作为射线的放射源。通过焊缝旁的钻孔处，将放射源置于环向焊缝的中心，胶片盒贴在环缝的外周，依次进行曝光。这种探伤方法，称为γ射线探伤。目前在我国，针对于压力容器无损检测技术，不仅仅只是射线检测技术，还有包括超声检测技术、磁粉检测技术、渗透检测技术、声发射检测技术和磁记忆检测技术。

2、各种无损检测方法的特点和选用原则

无损检测检测方式的原理就是在被测产品没有损坏时，借助化学与物理的方法以及新型的检测技术与设施，对被检测的物品内部结构、状态与性质进行精准的检测。

2.1各种无损检测方法的特点

无损检测应与破坏性检测相结合，但是由于自身的局限性，不能代替破坏性检测正确选用实施无损检测的时间。因此，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。同时在无损检测中，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。同时还要选择最适当的无损检测方法，也就是要求灵活地选择最合适的无损检测方法。

2.2各种无损检测方法选用原则

因结构形状等原因不能采用磁粉检测时，方可采用渗选检测、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射线源进行透照检测。

3、常用压力容器无损检测技术

3.1超声波检测技术

该技术对压力容器进行无损检测的主要理论基础为超声波在介质中传播和反射时会产生衰减，对衰减后的超声波进行分析可以进一步确定被检测设备表面所存在的缺陷或问题。在实际应用过程中，超声检测技术不仅能够应用于对焊缝内部埋藏缺陷及表面裂纹缺陷部位进行检测，同时还适用于压力容器高压螺栓及锻件部位可能出现的质量缺陷予以检测分析，这一点取决于探头扫查方式的差异性，一般意义上的探头扫查方式可分以下几类(见图1) 。该方法具有灵敏度高、指向性好、穿选力强、检测速度快、成本低等优点，对人体没有危害。但是也有不足之处，比如：对缺陷的定性、定量表征不准确等。

3.2渗透检测技术

渗透检测技术是将特制的渗透液抹于被测工件表面，再利用显示剂将渗入缺陷的渗透液显示于工件表面，找出缺陷。在实际检测时，让液体浸润压力容器表面，若压力容器中存在缺陷则液体会渗入到压力容器存在缺陷位置的壳体中，将压力容器表面的渗透液清理干净后使用显像剂等对压力容器进行检查，若检测到残留的渗透液则说明渗透液所在位置存在缺陷。但是该技术的优缺点也是非常明显。渗透检测的优点是设备简单，操作简便，费用低廉，检查结果直观；缺点是：对埋藏于表层以下的缺陷无能为力而只能检测开口暴露于表面的缺陷，同时对工件所在的环境也会造成一定的污染。

3.3声发射检测技术

声发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。其作用机理是声发射信号对应着不同的能量参数，而不同的能量参数对应着不同的裂纹发展阶段，通过对该信号的检测，能够较为直观的判定裂纹所在区域与扩展程度，有着较为敏感的检测优势。声发射与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。此外，因为绝大多数材料都具有声发射特征，所以可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。其基本工作流程图见图2：

3.4磁粉检测技术

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，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。该技术也是常用的无损检测技术之一，但该方法在实际应用中，必须辅助以其他的无损检测方法。而磁粉检测技术执行过程当中所采用的设备装置均比较简单，可操作性较强。同时磁粉检测技术也具备了与射线检测技术相似的直观性优势，现场作业人员可以通过直观的观测确定压力容器质量缺陷的所在位置。因此，由于磁粉检测技术使用了磁场的相关特性，故其无法对由非铁磁材料制造的压力容器进行检测，且其检测过程主要集中在压力容器的生产制造过程中，主要检测对象为钢板的角焊缝、坡口等焊接部位。

3.5射线检测技术

射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在缺陷。对于多层包扎压力容器和球形压力容器多采用Ir或Se等同位素进行射线照相。射线检测技术有着较为高质量的适用性，对于各种材料属性下的压力容器均表现出了同等的无损检测效果。且该种检测方式能够较为直观的呈现缺陷影像，以此确保缺陷定性及定量数据的真实性与完整性。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，可以直接得到直观的检测图像，数据都较为精准，能够长时间的保存。不过射线检测对于体积上的缺陷进行检测时，假如方法不恰当，会发生漏检的情况。因此，射线检测几乎适用于所有材料，能直观地反映出缺陷的大小、性质，射线底片可以长期保存，而且对被检物没有任何损坏。尤其是射线探伤在压力容器无损检测中的应用，更为压力容器无损检测技术打开新的一页。

4、射线探伤在压力容器无损检测中的应用

射线可以穿透普通光线不能穿透的物质。目前大部分采用192 携带式射线探伤机，其结构合理，操作简便可靠，该机主要由五部分组成：源组件、探伤机机体、驱动机构、输源管、附件等。这种设备特点是：探测厚度大、穿透能力强、效率较高、设备故障低和可操作性好等优点。射线检测技术无论是筒体与封头对接环焊缝、球罐对接焊缝还是单管对接环焊，均可采用源在内胶片在外的周向曝光或全景曝光方法，比用x射线单壁单影或双壁单影透照方法，不仅效率高，而且底片相质指数高。因此，射线探伤技术在压力容器检测中将会得到广泛的推广和应用。

射线对人体的危害要比x射线稍大些，因此，在使用射线探伤时，一定要注意安全防护，操作人员须经过专业知识培训，严格执行射线安全防护操作规程。同时明了探伤仪结构，加紧研发探伤仪，迅速推广探伤技术，让它在化工、航空、原子能诸多领域能更好发挥作用。另外，使用射线探伤时，尤其是在现场透明的环境下，最好在屏蔽物后或建筑物拐角处进行操作，否则，就要注意采用距离防护或时间防护，同时还应对探伤场地加强计量监督测试。与此同时，我们还必须认识到一个方面的问题，那就是采用射线检测方法对压力容器进行无损检测，无法完全发现垂直于射线发出方向的质量缺陷，存在一定的漏检可能性。

结束语

无损检测技术应用非常广泛，根据物理原理的不同，无损检测方法多种多样，在工业应用中最普遍采用的有射线检测、磁粉检测和液体渗选检测等五大常规无损检测方法。因此，要掌握各种无损检测方法的同时，还要注重选用原则，针对不同的压力容器采取针对的技术，从而使得检测结果更为准确，继而推动无损检测技术的发展。

参考文献：

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