压力容器无损检测技术的应用

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　从广义上讲，凡盛装有压力介质的容器即为压力容器，也就是说，凡承受流体介质压力的密闭设备均可称为压力容器。压力容器是一种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、中毒、污染环境等灾难性事故，所以压力容器比一般机械设备有更高的安全要求。

　　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。因此，压力容器检验的实质就是失效的预测和预防。现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。

　　一、各种无损检测方法的特点和选用原则

　　无损检测在承压设备上应用时，主要有以下四个特点：

　　(一)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。

　　(二)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，锻件的超声波探伤，一般安排在锻造完成且进行过粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前。

　　(三)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。

　　(四)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；渗透检侧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r源进行射线透照。此时应尽可能采用高梯度噪声比(TI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。

　　二、压力容器制造过程中的无损检测

　　压力容器制造过程中的无损检测主要是控制容器焊接质量。

　　(一)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。

　　(二)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。

　　(三)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。

　　三、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。

　　(一)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。

　　(二)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。

　　(三)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Y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。

　　(四)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。

　　(五)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。

　　(六)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。采用常规红外熟成像技术可以很容易发现压力容器壳体的局部超温现象。压力容器上的高应力集中部位在经大量疲劳载荷后，如出现早期疲劳损伤，会出现热斑迹图象。压力容器壳体上疲劳热斑迹的红外热成像检测可以及早发现压力容器壳体上存在的薄弱部位，为以后的重点检测提供依据。