壓力容器檢驗(yàn)中無損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

侯漢濤

摘 要 石化企業(yè)擁有大量的壓力容器，一旦發(fā)生故障，很容易危及工作人員的人身安全，為石化企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失，所以必須重視壓力容器的安全問題。本文主要介紹石化企業(yè)壓力容器定期檢驗(yàn)過程中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 壓力容器檢驗(yàn)；無損檢測(cè)技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào) TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0248-02

石化企業(yè)中擁有大量的壓力容器，容器內(nèi)的介質(zhì)大多為易燃、易爆、有毒或者有嚴(yán)重的腐蝕性，長期工作在高溫高壓環(huán)境之下，具有很強(qiáng)的危險(xiǎn)性。近年來，國內(nèi)外石化企業(yè)壓力容器爆炸的事件時(shí)有出現(xiàn)，嚴(yán)重危害了國家及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，壓力容器的監(jiān)測(cè)及定期檢驗(yàn)至關(guān)重要。本文主要就壓力容器常見的無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用問題進(jìn)行簡單的探討分析。

1 無損檢測(cè)概述

焊縫無損檢測(cè)技術(shù)就是在不損傷被檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部組織、使用性能的情況下，通過一定檢測(cè)技術(shù)對(duì)待檢測(cè)物質(zhì)的表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、性質(zhì)、缺陷等相關(guān)情況進(jìn)行檢查測(cè)試。無損檢測(cè)是工業(yè)設(shè)備及材料質(zhì)量檢驗(yàn)過程中常見的技術(shù)手段，目前來說國內(nèi)外常用的石化企業(yè)壓力容器無損檢測(cè)技術(shù)有超聲檢測(cè)、紅外熱檢測(cè)、磁粉探傷、滲透探傷、射線探傷等5種，下文對(duì)這5種檢測(cè)方法進(jìn)行重點(diǎn)敘述。

2 石化企業(yè)壓力容器常見的無損檢測(cè)技術(shù)

2.1 紅外熱檢測(cè)

紅外熱檢測(cè)顧名思義就是利用紅外線的熱輻射特性檢測(cè)設(shè)備。常溫壓力容器的高應(yīng)力集中部位檢測(cè)以及高溫壓力容器熱傳導(dǎo)在線檢測(cè)中常常會(huì)使用這種檢測(cè)手段。高溫壓力容器長時(shí)間使用后難免會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部結(jié)焦、堵塞、內(nèi)襯損傷等問題，使用紅外檢測(cè)技術(shù)不需要直接接觸壓力容器，能夠快速、實(shí)時(shí)對(duì)壓力容器進(jìn)行大面積遠(yuǎn)距離檢測(cè)。近年來該技術(shù)在石化企業(yè)相關(guān)工業(yè)設(shè)備的檢測(cè)中應(yīng)用十分廣泛，相關(guān)研究分析發(fā)現(xiàn)，與其他幾種無損檢測(cè)方法相比，紅外熱檢測(cè)技術(shù)的速度更快，可以對(duì)壓力容器進(jìn)行震動(dòng)分析，能夠有效地預(yù)防設(shè)備故障，在制造裝載核燃料的壓力容器時(shí)使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)，能夠減少容器制造過程中的氣泡及缺陷，目前來說我國已經(jīng)有許多研究部門與石化企業(yè)就壓力容器、壓力管道等設(shè)備材料的斷裂力學(xué)、熱傳導(dǎo)分析等等問題進(jìn)行了研究討論，成功的將紅外熱檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于反應(yīng)器、液化石油氣儲(chǔ)罐等等設(shè)備的檢測(cè)過程中。就檢測(cè)儀器來說，我國已經(jīng)成功研制開發(fā)出多種制冷紅外熱像儀以及非制冷紅外熱像儀，未來很長一段時(shí)間內(nèi)，我國紅外熱檢測(cè)技術(shù)的研究方向主要在兩個(gè)方向，其一，在應(yīng)用物理學(xué)、傳熱學(xué)專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上，使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)學(xué)模型，建立一個(gè)長期監(jiān)控系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控在線運(yùn)行的壓力容器；其二，建立完善的紅外檢測(cè)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，縮小與國外的差距。

2.2 超聲檢測(cè)

物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，聲學(xué)特征也會(huì)不同，它們會(huì)影響到超聲波的傳播，超聲檢測(cè)就是利用這一原理檢測(cè)待測(cè)材料的缺陷及物理特征。超聲檢測(cè)是目前國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)中應(yīng)用范圍最廣、使用做多的無損檢測(cè)技術(shù)，超聲檢測(cè)能夠檢測(cè)出壓力容器焊縫內(nèi)表面的裂紋、接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷、焊縫外表面裂紋、焊縫內(nèi)缺陷的高度等等缺陷，超聲檢測(cè)的效率較高、速度較快、檢測(cè)的深度較大、對(duì)于檢測(cè)人員不會(huì)造成傷害、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)比較方便，但實(shí)際的檢測(cè)過程中容易受到材料表面粗糙度、檢測(cè)人員技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、焊縫表面成型狀況等等因素的影響，粗晶材料的精確度難以保證，且這種檢測(cè)方法下缺陷表達(dá)也不夠直觀。下文主要對(duì)超聲檢測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡單的討論。

1）信號(hào)處理技術(shù)。超聲信號(hào)是識(shí)別待檢測(cè)對(duì)象中的缺陷及其位置的重要工具，但超聲波檢測(cè)信號(hào)可能會(huì)受到其他噪音的影響，導(dǎo)致超聲波信號(hào)的傳輸及接收出現(xiàn)問題，因此許多研究人員就超聲波信號(hào)的處理問題進(jìn)行了深入的探討分析，比如使用小波包對(duì)超聲波檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行降噪處理，可以有效地提高信噪比；比如在缺陷深度的智能識(shí)別中引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、小波分析等等相關(guān)技術(shù)，使得超生的定量識(shí)別更加便捷。超聲波處理問題是超聲檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，必須不斷地深入分析，才能夠提高該種無損檢測(cè)技術(shù)的效率。

2）超聲換能器。超聲轉(zhuǎn)換器的主要作用是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換為超聲波傳遞出去，是超聲波檢測(cè)技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備，常見的超聲波轉(zhuǎn)換器有電磁超聲轉(zhuǎn)換器、壓電超聲轉(zhuǎn)換器等等幾種，電磁超聲轉(zhuǎn)換器在實(shí)際應(yīng)用中不需要直接接觸待測(cè)物體，能夠應(yīng)用于高溫高速及在線檢測(cè)過程中?，F(xiàn)階段，壓電超聲波轉(zhuǎn)換器正朝著高頻、大功率、低壓驅(qū)動(dòng)、集成化等等方向發(fā)展，西班牙、法國等等國家已經(jīng)取得了一定的研究成果。

2.3 磁粉探傷

鐵磁性材料磁化會(huì)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致磁力線密度增大，當(dāng)因焊縫缺陷、材質(zhì)等原因造成材料存在不連續(xù)性時(shí)，磁力線發(fā)生畸變，溢出檢測(cè)材料表面，產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，物體缺陷周圍的磁粉會(huì)出現(xiàn)堆積，這種檢測(cè)方法的靈敏度較高，能夠檢測(cè)出鐵磁材料近表面以及表面的缺陷，對(duì)于缺陷的位置、大小、形狀等等相關(guān)內(nèi)容都能夠直觀的顯示出來，檢測(cè)速度快且成本低，污染小，但這種方法只能用于鐵磁性材料，奧氏體不銹鋼材料、焊縫及一些非鐵磁性材料的缺陷問題不能檢測(cè)，材料內(nèi)部的缺陷難以發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)時(shí)工件的磁化方向會(huì)影響到檢測(cè)靈敏度，部分工件檢測(cè)完成后還要進(jìn)行退磁處理。

2.4 射線探傷

射線探傷中使用的射線主要有X射線及γ射線兩種，實(shí)際的檢測(cè)過程中，由于射線穿透待測(cè)物各部分結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的衰減，通過檢測(cè)衰減的程度就能夠檢查出材料存在的缺陷。射線經(jīng)過待測(cè)材料會(huì)被吸收，將吸收后的射線投射到膠片上，然后對(duì)膠片進(jìn)行顯影處理，可以發(fā)現(xiàn)物體厚度的變化即內(nèi)部缺陷情況，通過這一信息能夠判定焊縫缺陷的危害性及焊接質(zhì)量等級(jí)。壓力容器制造過程中常用射線探傷的方法檢測(cè)其焊縫。這種檢測(cè)方法比較直接明了，能夠?qū)缚p進(jìn)行定性、定量的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度也較高，檢出的結(jié)果能夠長期保存，對(duì)于夾渣、氣孔等等體積型缺陷的檢出率相對(duì)較高，但是檢測(cè)設(shè)備成本較高不便攜帶，且產(chǎn)生的射線可能會(huì)危害現(xiàn)場(chǎng)工作人員的人身健康。

2.5 滲透探傷

滲透探傷的檢測(cè)原理主要是毛細(xì)作用，檢測(cè)過程中將含有熒光染料或者著色染料的特制滲透液施涂在待檢測(cè)工件的表面，一段時(shí)間之后，表面開口缺陷中會(huì)滲進(jìn)滲透液，將材料表面的多余滲透液清除，將顯像劑涂抹在零件表面，缺陷中殘留的滲透液會(huì)再次回滲到顯像劑中，紫外線或白光作用下，缺陷處會(huì)清晰的顯示出滲透液的痕跡。壓力容器制造過程中可以使用這種方法檢測(cè)熱影響區(qū)及焊縫的冷裂紋、延遲裂紋等表面開口缺陷。壓力容器使用過程中可以使用這種方法檢測(cè)基材、熱影響區(qū)等等部位的晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等等表面開口缺陷。

這種方法適用于各種材料的工件及設(shè)備的無損檢測(cè)，尤其是一些大型工件、形狀不規(guī)則工件、設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)檢修檢測(cè)之中，檢測(cè)方法比較便捷，不需要電源，缺陷顯示十分直接，但是滲透探傷檢測(cè)的精度及深度都不夠，檢測(cè)完成后還需要做好清潔工作。

3 結(jié)論

本文簡單就超聲檢測(cè)、紅外熱檢測(cè)、磁粉探傷、滲透探傷、射線探傷幾種檢測(cè)技術(shù)在壓力容器無損檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單的討論分析，實(shí)際工作過程中，還有聲發(fā)射檢測(cè)、金屬刺激儀檢測(cè)等無損檢測(cè)技術(shù)，本文不再詳細(xì)介紹。

參考文獻(xiàn)

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