无损检测技术在压力容器检测中的应用

摘 要：压力容器作为一种承载一定压力的密闭设备，其质量问题可能带来严重的人员伤亡及经济损失。因此，检验是压力容器安全生产与应用的重要环节。为了不破坏试件、保证检验结果科学可靠，无损检测技术被广泛应用于压力容器质检工作中。无损检测技术是一种在不破坏试件前提下，用物理和化学手段、借助先进的技术和设备对试件内外表面的状态、性能、结构等指标进行检验，确保试件具有优良的使用性能，有效防止爆裂等危害性事故发生。

关键词：无损检测技术；压力容器

1 压力容器无损检测技术选用过程中应当注意的主要问题

1.1 合理组配无损检测技术

实际上，任何一种无损检测技术都不是无所不能的，每一种都具有自身的局限性。因此，在选择无损检测技术过程中检测人员应根据实际需要适当组配无损检测技术，满足不同工件及工况检测的需要。比如，射线对缺陷的定性较为准确，而超声波对缺陷的定性不准，探测裂纹缺陷的灵敏度则较好。因此，在探测裂纹缺陷时就可以采用射线及超声波结合的方式，做到取长补短、获得更多的缺陷信息。在这里需要注意一点，如果采用两种或两种以上无损检测技术，要求每一种检测技术必须符合相应的合格级别。倘若出现检测结果不一致情况，应以危险度大的评定结果为准，进而确定危险级别。

1.2 选择最合适的无损检测方法

每一种检测方法都具有一定优势和局限性，并不能适用所有工件的质检要求，故对无损检测技术方法选择方面提出了一些要求。在选择最适合的无损检测方法过程中，检测人员应根据实际情况（容器结构、材质、介质、使用条件、实效模式等）灵活地选择无损检测技术，且选择最合适的无损检测方法。比如，在钢板分层检测中由于其延展方向与板基本平行缺陷，考虑相关检测技术特点故而选择超声波检测技术，不适合选择射线检测检测技术。

1.3 应与破坏性检测技术相结合

尽管无损检测技术最大优势就是不破坏试件，有着一般检测技术无法比拟的优越性，但是仍然不能代替破坏性检测技术所发挥的作用和效果。因此，压力容器检验过程中根据实际需要应采用无损检测技术与破坏性检测技术相结合的方式，保证质检的全面性和系统性。比如，在检验液化石油气钢瓶质量时，不仅需要选用无损检测技术，还应进行爆破试验得到压力极限值，并在以后应用过程中严禁容器内压力超过该数值。

2 无损检测方法

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 渗透检测

渗透检测（PenetrantTest，PT）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。

2.5 声发射检测

声发射（Acoustic Emission，AE）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。

2.6 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。

磁记忆检测方法不要求对被检测对象表面做专门的准备，不要求专门的磁化装置，具有较高的灵敏度。金属磁记忆方法能够区分出弹性变形区和塑性变形区，能够确定金属层滑动面位置和产生疲劳裂纹的区域，能显示出裂纹在金属组织中的走向，确定裂纹是否继续发展。是继声发射后第二次利用结构自身发射信息进行检测的方法，除早期发现已发展的缺陷外，还能提供被检测对象实际应力――变形状况的信息，并找出应力集中区形成的原因。但此方法目前不能单独作为缺陷定性的无损检测方法，在实际应用中，必须辅助以其他的无损检测方法。■

参考文献

[1] 李勇. 压力容器无损检测技术的应用[J]. 今日科苑. 2009（15）

[2] 田瑶君. 压力容器无损检测技术的探讨[J]. 计量与测试技术. 2008（02）