壓力容器無損檢測技術的應用

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　從廣義上講，凡盛裝有壓力介質(zhì)的容器即為壓力容器，也就是說，凡承受流體介質(zhì)壓力的密閉設備均可稱為壓力容器。壓力容器是一種可能引起爆炸或中毒等危害性較大事故的特種設備，一旦發(fā)生爆炸或泄漏，往往并發(fā)火災、中毒、污染環(huán)境等災難性事故，所以壓力容器比一般機械設備有更高的安全要求。

　　檢驗是壓力容器安全管理的重要環(huán)節(jié)。壓力容器檢驗的目的就是防止壓力容器發(fā)生失效事故，特別是預防危害最嚴重的破裂事故發(fā)生。因此，壓力容器檢驗的實質(zhì)就是失效的預測和預防?，F(xiàn)代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內(nèi)部及表面的結構，性質(zhì)，狀態(tài)進行檢查和測試的方法。

　　一、各種無損檢測方法的特點和選用原則

　　無損檢測在承壓設備上應用時，主要有以下四個特點：

　　(一)無損檢測應與破壞性檢測相結合。無損檢測的最大特點是在不損傷材料、工件和結構的前提下進行檢測，具有一般檢測所無可比擬的優(yōu)越性。但是無損檢測技術自身還有局限性，不能代替破壞性檢測。例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進行爆破試驗。

　　(二)正確選用實施無損檢測的時間。在進行承壓設備無損檢測時，應根據(jù)檢測目的，結合設備工況、材質(zhì)和制造工藝的特點，正確選用無損檢測實施時間。例如，鍛件的超聲波探傷，一般安排在鍛造完成且進行過粗加工后，鉆孔、銑槽、精磨等最終機加工前。

　　(三)正確選用最適當?shù)臒o損檢測方法。對于承壓設備進行無損檢測時，由于各種檢測方法都具有一定的特點，不能適用于所有工件和所有缺陷，應根據(jù)實際情況，靈活地選擇最合適的無損檢測方法。例如，鋼板的分層缺陷因其延展方向與板平行，就不適合射線檢測而應選擇超聲波檢測。

　　(四)綜合應用各種無損檢測方法。在無損檢測中，任何一種無損檢測方法都不是萬能的。因此，在無損檢測中，應盡可能多采用幾種檢測方法，互相取長補短，取得更多的缺陷信息，從而對實際情況有更清晰的了解。例如，超聲波對裂紋缺陷探測靈敏度較高，但定性不準；而射線對缺陷的定性比較準確，兩者配合使用，就能保證檢測結果可靠準確。

　　各種無損檢測方法都具有一定的特點和局限性，《承壓設備無損檢測》對無損檢測方法的應用提出了一些原則性要求。

　　應在遵循承壓設備安全技術法規(guī)和相關產(chǎn)品標準及有關技術文件和圖樣規(guī)定的基礎上，根據(jù)承壓設備結構、材質(zhì)、制造方法、介質(zhì)、使用條件和失效模式，選擇最合適的無損檢測方法。

　　射線和超聲檢測適用于檢測承壓設備的內(nèi)部缺陷；磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料制承壓設備表面和近表面缺陷；滲透檢側適用于檢測非多孔性金屬材料和非金屬材料制承壓設備表面開口缺陷；渦流檢測適用于檢測導電金屬材料制承壓設備表面和近表面缺陷。

　　凡鐵磁性材料制作的承壓設備和零部件，應采用磁粉檢測方法檢測表面或近表面缺陷，確因結構形狀等原因不能采用磁粉檢測時，方可采用滲透檢測。

　　當采用兩種或兩種以上的檢測方法對承壓設備的同一部位進行檢測時，應符合各自的合格級別；如采用同種檢測方法的不同檢測工藝進行檢測，當檢測結果不一致時，應以危險度大的評定級別為準。

　　重要承壓設備對接焊接接頭應盡量采用x射線源進行透照檢測。確因厚度、幾何尺寸或工作場地所限無法采用x射線源時，也可采用r源進行射線透照。此時應盡可能采用高梯度噪聲比(TI或T2)膠片：但對于抗拉強度大于540MPa的高強度材料對接焊接接頭則必須采用高梯度噪聲比的膠片。

　　二、壓力容器制造過程中的無損檢測

　　壓力容器制造過程中的無損檢測主要是控制容器焊接質(zhì)量。

　　(一)射線檢測

　　射線檢測方法適用于壓力容器殼體或接管對接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測，一般x射線探傷機適于檢測的鋼厚度小于等于80mm，lr-192檢測厚度范圍為20～100mm，co—60檢測厚度為40～200mm。

　　(二)表面檢測

　　磁粉或滲透方法通常用于壓力容器制造時鋼板坡口、角焊縫和對接焊縫的表面檢測，也用于大型鍛件等機加工后的表面檢測。

　　(三)超聲波檢測

　　超聲檢測法適用于厚度大于6mm的壓力容器殼體或大口徑接管與殼體的對接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測。

　　三、在用壓力容器的無損檢測

　　在用壓力容器檢驗的重點是壓力容器在運行過程中受介質(zhì)、壓力和溫度等因素影響而產(chǎn)生的腐蝕、沖蝕、應力腐蝕開裂、疲勞開裂及材料劣化等缺陷，因此除宏觀檢查外需采用多種無損檢測方法。

　　(一)表面檢測

　　表面檢測的部位為壓力容器的對接焊縫、角焊縫、焊疤部位和高強螺栓等。鐵磁性材料一般采用磁粉法檢測，非鐵磁性材料采用滲透法檢測。

　　(二)超聲檢測

　　超聲檢測法主要用于檢測對接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內(nèi)表面裂紋。超聲法也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測。由于超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，而且與射線相比對人無傷害，因此在在用壓力容器檢驗中得到廣泛使用。

　　(三)射線檢測

　　x射線檢測方法主要在現(xiàn)場用于板厚較小的壓力容器對接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷的檢測，對于人不能進入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素進行Y射線照相。另外，射線檢測也常用于在用壓力容器檢驗中對超聲檢測發(fā)現(xiàn)缺陷的復驗，以進一步確定這些缺陷的性質(zhì)，為缺陷返修提供依據(jù)。

　　(四)渦流檢測

　　對于在用壓力容器，渦流檢測主要用于換熱器換熱管的腐蝕狀態(tài)檢測和焊縫表面裂紋檢測。

　　(五)磁記憶檢測

　　磁記憶檢測方法用于發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的高應力集中部位，這些部位容易產(chǎn)生應力腐蝕開裂和疲勞損傷，在高溫設備上還容易產(chǎn)生蠕變損傷。通常采用磁記憶檢測儀器對壓力容器焊縫進行快速掃查，以發(fā)現(xiàn)焊縫上存在的應力峰值部位，然后對這些部位進行表面磁粉檢測、內(nèi)部超聲檢測、硬度測試或金相分析，以發(fā)現(xiàn)可能存在的表面裂紋、內(nèi)部裂紋或材料微觀損傷。

　　(六)紅外檢測

　　許多高溫壓力容器內(nèi)部有一層珍珠巖等保溫材料，以使壓力容器殼體的溫度低于材料的允許使用溫度，如果內(nèi)部保溫層出現(xiàn)裂紋或部分脫落，則會使壓力容器殼體超溫運行而導致熱損傷。采用常規(guī)紅外熟成像技術可以很容易發(fā)現(xiàn)壓力容器殼體的局部超溫現(xiàn)象。壓力容器上的高應力集中部位在經(jīng)大量疲勞載荷后，如出現(xiàn)早期疲勞損傷，會出現(xiàn)熱斑跡圖象。壓力容器殼體上疲勞熱斑跡的紅外熱成像檢測可以及早發(fā)現(xiàn)壓力容器殼體上存在的薄弱部位，為以后的重點檢測提供依據(jù)。