壓力容器無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

魏振興，楊力能，張 煒，馬躍鵬

(中石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，陜西 西安 710065)

壓力容器無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

魏振興，楊力能，張 煒，馬躍鵬

(中石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，陜西 西安 710065)

闡述了壓力容器的使用現(xiàn)狀，介紹了無損檢測的概念和重要特征，結(jié)合壓力容器的使用現(xiàn)狀重點(diǎn)探討壓力容器無損檢測技術(shù)的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍將更加廣泛，前景將更加光明。

壓力容器；無損檢測技術(shù)；應(yīng)用

隨著科技的迅速發(fā)展，壓力容器的應(yīng)用范圍將更加廣泛。目前已被化工、冶金、石油、國防、交通等很多領(lǐng)域應(yīng)用，并在人們的生活中應(yīng)用數(shù)量將不斷加大，這就要求壓力容器的制造質(zhì)量不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。壓力容器涉及到多學(xué)科、跨學(xué)科及綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。壓力容器從確定性能參數(shù)到投入使用，需要各方面工程技術(shù)人員的共同努力。壓力容器一旦失效，將帶給國家和人民巨大的災(zāi)害。所以說壓力容器無損檢測方法是保障壓力容器安全可靠運(yùn)行的手段之一。在檢驗(yàn)過程中能否發(fā)現(xiàn)影響壓力容器安全使用的缺陷，是保證檢驗(yàn)這一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。檢驗(yàn)的技術(shù)人員的掌握檢驗(yàn)技術(shù)的能力也對壓力容器的檢測起決定作用，在檢驗(yàn)中的任何失誤都可能導(dǎo)致壓力容器災(zāi)難性事故的發(fā)生。壓力容器檢驗(yàn)涉及很多的知識，包括壓力容器的設(shè)計(jì)、材料、焊接、無損檢測、熱處理、腐蝕等多種學(xué)科、多種專業(yè)。

1 壓力容器的使用現(xiàn)狀

壓力容器的使用涉及到航空、航天、核工業(yè)、石油、化工、交通、造紙等眾多領(lǐng)域。據(jù)2003年的統(tǒng)計(jì)顯示，我國當(dāng)時(shí)共有壓力容器122.2萬臺，且每年出廠并投入使用的壓力容器有25萬臺。近10年來的統(tǒng)計(jì)表明，我國壓力容器總數(shù)正以每年2.6萬臺的速度增長，增長率為2.4%。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，每年新出廠的壓力容器中有相當(dāng)大的一部分用于更換和替代舊設(shè)備。隨著我國生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，國家安全監(jiān)察工作的不斷健全，對壓力容器的管理更加完善、成熟，對壓力容器的生產(chǎn)、制造、安裝、使用、改造等也提出更高的要求，因此，壓力容器的安全事故也有很大程度的降低。但是，我國壓力容器的每萬臺事故率仍高于發(fā)達(dá)國家。因此，要使壓力容器的每萬臺事故率低于發(fā)達(dá)國家，還需要付出更多的努力。

2 無損檢測技術(shù)應(yīng)用

2.1 要與破壞性檢測相配合

由于無損檢測具有的局限性，并不是所有需要測試的項(xiàng)目和指標(biāo)都能進(jìn)行無損檢測，某些試驗(yàn)只能采用破壞性檢測，因此，目前無損檢測還不能完全代替破壞性檢測。也就是說，對一盒工件、材料和機(jī)器設(shè)備的評價(jià)，必須把無損檢測的結(jié)果與破壞性檢測的結(jié)果互相對比和配合，才能做出準(zhǔn)確的評定。

2.2 選用恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)

在選用無損檢測技術(shù)時(shí)，應(yīng)首先認(rèn)清無損檢測的目的，根據(jù)檢測目的確定實(shí)施無損檢測技術(shù)的恰當(dāng)時(shí)機(jī)。例如，要檢查高強(qiáng)鋼焊接縫有無延遲裂紋，無損檢測實(shí)施的時(shí)機(jī)，就應(yīng)該安排在焊接完成24小時(shí)后進(jìn)行；要檢查熱處理工藝是否正確，就應(yīng)將無損檢測實(shí)施時(shí)機(jī)放在熱處理之后進(jìn)行。因此，在利用無損檢測技術(shù)的時(shí)候，也要科學(xué)地選用實(shí)施無損檢測的恰當(dāng)時(shí)機(jī)，這樣才能確保順利地完成此次檢測，正確地評價(jià)被檢物的產(chǎn)品品質(zhì)。

2.3 選用適當(dāng)?shù)臒o損檢測方法

眾所周知，每種無損檢測方法均具有局限性，不能適用于所有工件和缺陷。為了提高檢測結(jié)果的可靠性，必須根據(jù)被檢件的特點(diǎn)選擇適宜的檢測方法。為了提高檢測的可靠性，在物件進(jìn)行檢測前，要首先判斷被檢物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和尺寸，然后判斷被檢物產(chǎn)生缺陷的種類和位置，分析缺陷產(chǎn)生的方向。這樣才能保證選用恰當(dāng)?shù)臋z測技術(shù)。根據(jù)以上各種情況進(jìn)行綜合分析，然后根據(jù)無損檢測方法各自的特點(diǎn)選擇最合適的檢測方法。只有這樣，無損檢測方法的選擇和應(yīng)用才會是正確的、合理的。

3 在用壓力容器的無損檢測技術(shù)

3.1 射線檢測

工業(yè)無損檢測最重要的專業(yè)門類之一是射線檢測。射線檢測最主要的應(yīng)用是探測被檢物內(nèi)部的宏觀幾何缺陷（檢測）。按照不同特征（例如使用的射線種類、記錄的器材、工藝和技術(shù)特點(diǎn)等），可將射線檢測分為許多不同的方法。射線照相法是指用X射線或γ射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法，這種方法是最基本、應(yīng)用最廣泛的一種射線檢測方法。對于壓力容器來說，因?yàn)閴毫θ萜鞑荒苓M(jìn)入人來檢測，只能借助先進(jìn)的設(shè)備，比如采用γ射線照相來檢測壓力容器的內(nèi)部缺陷。這就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力容器內(nèi)部存在的缺陷，并及時(shí)進(jìn)行處理，確保壓力容器的安全運(yùn)行。

3.2 超聲檢測

超聲檢測就是通過超聲波與試件互相作用，對被檢物進(jìn)行宏觀缺陷檢測、幾何相關(guān)特性測量、組織結(jié)構(gòu)變化和力學(xué)性能的進(jìn)行檢測，進(jìn)而對其特性進(jìn)行評價(jià)的技術(shù)。超聲波檢測的優(yōu)點(diǎn)為：

（1）適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種制件的無損檢測；

（2）穿透能力強(qiáng)，可對較大厚度范圍內(nèi)的試件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測。如對金屬材料，可檢測厚度為1～ 2mm的薄壁管材和板材，也可檢測幾米長的鋼鍛件；

（3）缺陷定位較準(zhǔn)確；

（4）對面積型缺陷的檢出率較高；

（5）靈敏度高，可檢測試件內(nèi)部尺寸很小的缺陷。

但是我們也應(yīng)該認(rèn)識到，超聲波檢測同樣存在著局限性，如：不能準(zhǔn)確的定量和定性缺陷；對具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的試件進(jìn)行超聲檢測有困難；試件缺陷的位置、取向和形狀對檢測結(jié)果有一定影響等。超聲檢測法可以檢測壓力容器焊接縫內(nèi)部的裂紋，也可用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測。

3.3 渦流檢測

渦流檢測是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。其將通有交流電的線圈置于待測的金屬板上或套在待測的金屬管外。線圈內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，使被檢物呈旋渦狀的感應(yīng)交變電流，形成渦流。在保持其他因素相對不變的條件下，用探測線圈測量渦流所引起的磁場變化，可推知試件中渦流的大小和相位變化，進(jìn)而獲得有關(guān)電導(dǎo)率、缺陷、材質(zhì)狀況和其他物理量（如形狀、尺寸等)的變化或缺陷存在等信息。但由于渦流是交變電流，所檢測到的信息僅能反映試件表面或近表面處的情況。它可以檢測出表面和近表面的缺陷。由于它采用非接觸式檢測，所以檢測速度很快。由于渦流檢測的探測結(jié)果是以電信號輸出，所以很容易實(shí)現(xiàn)自動化檢測。

4 結(jié)束語

總之，壓力容器的制造和使用中無損檢測技術(shù)都扮演了重要的角色。壓力容器的檢測不用于一般的工業(yè)生產(chǎn)，盡管它并不直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但是在防止惡性事故的發(fā)生，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮著重要的作用。一次壓力容器的爆炸事故所帶來的損失，是千百次檢測的費(fèi)用所不能彌補(bǔ)的。因此，壓力容器的安全使用既是人民生命財(cái)產(chǎn)安全的保證，又是企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的保證。而壓力容器的定期檢測，是保證壓力容器安全運(yùn)行的有效手段之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，檢測技術(shù)也在不斷進(jìn)步，聲發(fā)射、漏磁技術(shù)的自動化水平也在不斷提高，因此，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍也將更加的廣泛。

[1]李景辰，等.壓力容器基礎(chǔ)知識[M].北京:勞動人事出版社，1984.

Application of Pressure Vessel NDT Technology

WEIZhen-xing，YANG Li-neng，ZHANGWei，MA Yue-peng
（CNPCTubularGoodsResearch Institute，Xi'an 710065，China)

Describes the current situation of the use of pressure container and introduces the concept and important characteristicsofnondestructive testing.In combinationwith currentsituation of the use ofpressure container，the paper focuses on the application of Pressure Vessel NDT technology.With the development of science and technology，the application rangeofnondestructive testing technologywillbemore extensive and itwillhave a promising future.

pressure vessel；NDTTechnology；application

TH49

B

1672-545X（2013）02-0136-02

2012-11-04

魏振興(1982—)，男，陜西西安人，本科，助理工程師，研究方向：油井管及壓力容器的質(zhì)量控制及檢測。