壓力容器焊接無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)展

楊小軍　李德強(qiáng)

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，壓力容器的工作參數(shù)要求越來(lái)越高，應(yīng)用范圍也越來(lái)越大，這對(duì)工件焊接質(zhì)量提出了更高的要求。焊接方法的選擇對(duì)焊接質(zhì)量具有較大影響，同時(shí)后期對(duì)焊縫缺陷的檢測(cè)也至關(guān)重要。本文對(duì)壓力容器常用焊接技術(shù)以及焊縫無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行了分析，并展望了壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接；無(wú)損檢測(cè)

1.壓力容器焊接技術(shù)

1.1壓力容器焊接概念

焊接技術(shù)是決定壓力容器質(zhì)量的主要因素之一。壓力容器通常包括筒節(jié)縱縫及環(huán)縫的焊接以及各種接管的焊接。隨著壓力容器的不斷發(fā)展，對(duì)焊接鋼材的強(qiáng)度和厚度要求也越來(lái)越大，這對(duì)焊接提高出了更高的挑戰(zhàn)，也為焊接技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

1.2壓力容器焊接技術(shù)分類(lèi)

1.2.1窄間隙埋弧焊技術(shù)

在進(jìn)行壓力容器焊接時(shí)，如果壓力容器超過(guò)100mm，常規(guī)的U型及V型坡口焊接方法難以有效達(dá)到焊接要求，通過(guò)窄間隙埋弧焊接技術(shù)可以有效滿(mǎn)足這一要求。窄間隙埋弧焊技術(shù)以其優(yōu)勢(shì)受到了相當(dāng)?shù)闹匾?，也被各個(gè)企業(yè)廣泛應(yīng)用到壓力容器的焊接工作中。 [1]窄間隙埋弧焊設(shè)備中除了部分基本功能之外，還需要注意一些關(guān)鍵的功能。比如，必須具有可靠地雙側(cè)橫向與高度的自動(dòng)跟蹤功能，所有 焊道必須抱著呢過(guò)與坡口側(cè)壁進(jìn)行良好的融合等。目前，我國(guó)自行研發(fā)的雙絲窄間隙埋弧焊發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)對(duì)上述功能進(jìn)行了充分的考慮并進(jìn)行了具體的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)將兩根焊絲布置成空間較差的形式，可以有效解決厚壁容器焊接效率與質(zhì)量之間的矛盾。

1.2.2接管自動(dòng)焊接技術(shù)

接管自動(dòng)焊技術(shù)一般以接管插入的形式進(jìn)行焊接。焊接過(guò)程中，采用數(shù)字化控制方式進(jìn)行焊接操作，可以適應(yīng)多種工作環(huán)境，同時(shí)也使得焊接的準(zhǔn)確度更高，操作也更加便捷。數(shù)控馬鞍形埋弧自動(dòng)焊接設(shè)備以接管的內(nèi)徑，配合快速四連桿夾緊裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定心，同時(shí)焊槍按照相關(guān)的數(shù)學(xué)模型自動(dòng)生成運(yùn)動(dòng)軌跡，并將接管的直徑以及筒體的直徑作為參數(shù)帶入到模型中，產(chǎn)生準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí)，操作人員通過(guò)系統(tǒng)的人機(jī)操作界面對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)多層多道的連續(xù)自動(dòng)焊接。

2.壓力容器無(wú)損檢測(cè)方法及特點(diǎn)

目前，常用的壓力容器無(wú)損檢測(cè)方法主要包括以下幾種：[2]

2.1超聲檢測(cè)

超聲檢測(cè)是以超聲波的傳播特性所實(shí)現(xiàn)的一種無(wú)損檢測(cè)方法。在超聲波傳播的過(guò)程中，其所經(jīng)過(guò)的介質(zhì)性質(zhì)不同，會(huì)對(duì)超聲波產(chǎn)生不同情況的折射、反射以及波形轉(zhuǎn)換，使超聲波的強(qiáng)度下降或者發(fā)生散射，然后通過(guò)捕捉反射信號(hào)，并分析反射信號(hào)的差異性，可以獲取準(zhǔn)確的焊縫缺陷情況。超聲檢測(cè)具有穿透力強(qiáng)、能夠準(zhǔn)確定位極小的缺陷等特點(diǎn)。同時(shí)通過(guò)與一些自動(dòng)掃描裝置及微處理器計(jì)算機(jī)設(shè)備盡心配合，可以實(shí)現(xiàn)更加豐富的檢測(cè)。但是，對(duì)操作者的技術(shù)要求較高。

2.2射線(xiàn)檢測(cè)

射線(xiàn)檢測(cè)分為多個(gè)種類(lèi)，包括X射線(xiàn)檢測(cè)、γ射線(xiàn)檢測(cè)等，需要結(jié)合被檢工件的厚度選擇具體的射線(xiàn)種類(lèi)。射線(xiàn)與工件內(nèi)部的原子會(huì)發(fā)生復(fù)雜的作用，導(dǎo)致射線(xiàn)的強(qiáng)度發(fā)生不同程度的衰減，然后根據(jù)具體的衰減情況對(duì)工件內(nèi)部的缺陷進(jìn)行判斷。膠片在進(jìn)過(guò)專(zhuān)業(yè)處理之后，可以得到具體的物體內(nèi)部組織圖像，從而對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行具體的判斷和定位。在利用射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)，由于射線(xiàn)對(duì)人體危害較大，操作者需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程開(kāi)展檢測(cè)工作，并做好相應(yīng)的防護(hù)措施。

2.3渦流檢測(cè)

渦流檢測(cè)時(shí)以電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)的缺陷檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)范圍存在較大的局限性，只能用于導(dǎo)體缺陷的檢測(cè)。導(dǎo)體材料在交變磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生渦流，導(dǎo)體的表面層及近表層的缺陷會(huì)對(duì)所產(chǎn)生渦流的大小和具體分布產(chǎn)生影響。當(dāng)電磁線(xiàn)圈移至金屬物體的表面時(shí)，渦流就導(dǎo)入試樣中。這種由電流所建立的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向完全相反。由于導(dǎo)體中缺陷的存在，渦流必然會(huì)發(fā)生畸變，會(huì)進(jìn)一步使得線(xiàn)圈的阻抗發(fā)生變化。通過(guò)儀器對(duì)這種變化進(jìn)行測(cè)量，可以進(jìn)一步分析出導(dǎo)體材料的缺陷。

2.4磁粉檢測(cè)

工件表面的缺陷會(huì)改變磁力線(xiàn)的分布，產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，這些漏磁場(chǎng)會(huì)對(duì)磁粉產(chǎn)生吸引力，然后根據(jù)具體的磁粉痕跡可以對(duì)工件表面及近表面的缺陷情況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。目前在磁粉檢測(cè)中可以使用的磁粉種類(lèi)較多，具體根據(jù)需要進(jìn)行選擇。磁粉檢測(cè)方法主要適用于物體表面的探傷，隨著損傷深度的增加，其檢測(cè)效果會(huì)出現(xiàn)大幅度的下降。同時(shí)，在檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)被測(cè)物體的表面進(jìn)行處理，避免表面的不平及劃痕影響磁力線(xiàn)的走向。

3.壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展前景

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形圖像處理技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。從當(dāng)前的需求以及各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)會(huì)存在以下的發(fā)展趨勢(shì)。

（1）隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)及圖形圖像處理技術(shù)的發(fā)展以及在無(wú)損檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用，以CT和DR為代表的數(shù)字式射線(xiàn)成效技術(shù)取得了較大發(fā)展，相對(duì)于傳統(tǒng)的膠片射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)，數(shù)字式射線(xiàn)城鄉(xiāng)技術(shù)具有更高的檢測(cè)效率和檢測(cè)質(zhì)量。

（2）各部門(mén)對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的要求是提高檢測(cè)自動(dòng)化程度及檢測(cè)效率，尤其是在檢測(cè)環(huán)境極為惡劣的情況下，自動(dòng)化無(wú)損檢測(cè)技術(shù)就顯得更加重要。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，如激光超聲、磁記憶等自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)得到了較大的發(fā)展。

（3）超聲相控陣技術(shù)時(shí)近年無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的新熱點(diǎn)，該技術(shù)主要是通過(guò)控制換能器陣列中各個(gè)振源發(fā)射脈沖的時(shí)間延遲，改變聲波到達(dá)物體某點(diǎn)的相位關(guān)系，實(shí)現(xiàn)聚焦點(diǎn)和聲束方向的變化，然后采用機(jī)械與電子結(jié)合掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的具體成像。相對(duì)于傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)技術(shù)，其可以對(duì)復(fù)雜工件結(jié)構(gòu)以及盲區(qū)存在的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。

（4）微波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)以設(shè)備簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉、易于操作、便于攜帶等特點(diǎn)成為了未來(lái)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一，而且近年來(lái)隨著各種高性能的復(fù)合材料、陶瓷材料的應(yīng)用，微波無(wú)損檢測(cè)的理論、技術(shù)和硬件系統(tǒng)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，從而大大推動(dòng)了微波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

4.結(jié)論

壓力容器作為特種設(shè)備，在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著重要的地位，其焊接質(zhì)量會(huì)直接對(duì)壓力容器的質(zhì)量、生產(chǎn)安全、效率等方面產(chǎn)生影響。對(duì)此，需要科學(xué)合理的選擇焊接技術(shù)以及無(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)保證壓力容器的焊接質(zhì)量，全面保證壓力容器的生產(chǎn)安全和效率。

參考文獻(xiàn)：

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