浅析无损检测在压力容器定期检验中的具体应用

摘要：无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。本文就简单了介绍了无损检测的方法、种类、具体应用原理。

关键词：无损检测方法；种类；应用

中图分类号：V448.25+1；文献标识码：A ；文章编号：

无损检测是指：在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数的检测技术。

1无损检测常见的方法 1.1射线检测 射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、密集气孔、夹渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，对于人体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多采用Ir或Se等同位素进行γ射线照相。但射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。 射线检测方法可获得缺陷的直观图像，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确，检测结果有直观纪录，可以长期保存。但该方法对体积型缺陷（气孔、夹渣）检出率高，对体积型缺陷（如裂纹未熔合类），如果照相角度不适当，容易漏检。另外该方法不适宜较厚的工件，且检测成本高、速度慢，同时对人体有害，需做特殊防护。 1.2超声波检测 超声检测（Ultrasonic Testing，UT）是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。 超声检测既可用于检测焊缝内部埋藏缺陷和焊缝内表面裂纹，还用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。 该方法具有灵敏度高、指向性好、穿透力强、检测速度快成本低等优点，且超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，对人体没有危害。但该方法无法检测表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，该方法对缺陷的定性、定量表征不准确。 1.3磁粉检测 磁粉检测（Magnetic Testing，MT）是基于缺陷处漏磁场与磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。 在以铁磁性材料为主的压力容器原材料验收、制造安装过程质量控制与产品质量验收以及使用中的定期检验与缺陷维修监测等及格阶段，磁粉检测技术用于检测铁磁性材料表面及近表面裂纹、折叠、夹层、夹渣等方面均得到广泛的应用。 磁粉检测的优点在于检测成本低、速度快，检测灵敏度高。缺点在于只适用于铁磁性材料，工件的形状和尺寸有时对探伤有影响。 1.4渗透检测 渗透检测是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷。 渗透检测可有效用于除疏松多孔性材料外的任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷。随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用，必须合理选择渗透剂及检测工艺、标准试块及受检压力容器实际缺陷试块，使用可行的渗透检测方法标准等来提高渗透检测的可靠性。该方法操作简单成本低，缺陷显示直观，检测灵敏度高，可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件一次操作就可大致做到全面检测。但只能检测出材料的表面开口缺陷且不适用于多孔性材料的检验，对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高，还可用于磁粉检测无法应用到的部位。 1.5声发射检测 声发射是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象。而弹性波可以反映出材料的一些性质。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。 压力容器在高温高压下由于材料疲劳、腐蚀等产生裂纹。在裂纹形成、扩展直至开裂过程中会发射出能量大小不同的声发射信号，根据声发射信号的大小可判断是否有裂纹产生、及裂纹的扩展程度。 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。声发射信号是在外部条件作用下产生的，对缺陷的变化极为敏感，可以检测到微米数量级的显微裂纹产生、扩展的有关信息，检测灵敏度很高。此外，因为绝大多数材料都具有声发射特征，所以声发射检测不受材料限制，可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。 1.6磁记忆检测 磁记忆(Metal magnetic memory, MMM)检测方法就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无损检测方法，其本质为漏磁检测方法。 压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素的影响，易在应力集中较严重的部位产生应力腐蚀开裂、疲劳开裂和诱发裂纹，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。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，它采用磁记忆检测仪对压力容器焊缝进行快速扫查，从而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、硬度测试或金相组织分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

2无损检测具体应用原理

无损检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息。它与破坏性检测相比，无损检测有以下特点。第一是具有非破坏性，因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二具有全面性，由于检测是非破坏性，因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三具有全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进行的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。所以，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。

3无损检测在压力容器定期检验中的应用种类

3.1低温压力容器

由于低温压力容器的工作温度低于20℃时材质容易脆化, 对表面裂纹非常敏感, 所以定期检验时, 首先要求对整台容器的焊缝内表面进行 100%磁粉探伤, 此外, 根据介质情况, 用超声波探伤对焊缝内部进行抽查。如果低温容器无人孔而不能进行内表面探伤, 就应进行 100% 超声探伤及 100% 焊缝外表面磁粉探伤, 重点检测是否存在线性缺陷。当发现缺陷不能定性时, 则应用射线照相进行复验或用不同K值的超声波探头对缺陷进行确认。

3.2具有应力腐蚀倾向介质的压力容器

储有液氨等介质的压力容器,由于其介质有应力腐蚀倾向, 因此容器焊缝的内表面极易形成应力腐蚀裂纹; 再则焊缝热影响区金属晶粒粗大, 焊接时产生淬硬组织, 因而容易形成裂纹。在定期检验中, 应重点对其焊缝内表面进行磁粉探伤, 尤其是对热影响区部位应重点检查, 同时根据设备的使用情况对容器主体焊缝进行适当比例的超声波抽查。对无法进入设备内部进行内表面探伤的, 应进行 100% 超声波探伤, 对缺陷进行确认。

3.3厚壁容器

厚壁容器的介质压力较高, 如合成氨中的部分设备等, 对此类设备更应全面检验,由于公称壁厚较厚, 一般为40～80 mm , 射线照相不能达到检验要求,所以只能通过 100% 磁粉探伤和100% 超声波探伤进行检验, 当超声波探伤发现危险性缺陷时, 应用不同K值的探头对其复验确认。

3.4不锈钢容器

此类设备价格较昂贵, 介质特殊, 壁厚一般较薄。焊缝内部检测数量较少时, 选用X射线法; 数量较大时, 选用超声波法; 表面探伤时选用渗透法, 但选用的渗透探伤剂对容器本体应无损害。

4结束语

总之, 作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤，到无损检测，再到无损评价，并且向自动无损评价和定量无损评价发展。相信在不远的将来，新生的纳米材料、微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。

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