鍋爐壓力容器安全的無損檢測方法研究

王獻(xiàn)芹

鍋爐壓力容器安全的無損檢測方法研究

王獻(xiàn)芹

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院開封分院，河南 開封 475000）

本文主要分析壓力容器安全的相關(guān)內(nèi)容，闡述無損檢測方法的特點，最后總結(jié)無損檢測方法在鍋爐壓力容器安全檢驗中的應(yīng)用，旨在實現(xiàn)鍋爐壓力容器安全性的提高，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

鍋爐；壓力容器；安全性；無損檢測

1 壓力容器安全分析

壓力容器就是指專門用于承受壓力的容器，根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，壓力容器的最高工作壓力至少為0.1MPa，容器的容積不小于0.025m3，內(nèi)部直徑不小于0.15m，容器內(nèi)的液體或者氣體的最高溫度不低于標(biāo)準(zhǔn)的沸點液體溫度。壓力容器如果發(fā)生安全事故，原因通常有兩方面：第一，壓力容器自身的因素，由于壓力容器自身存在不確定因素，因此容易在承載時產(chǎn)生斷裂，或者壓力容器的缺陷在運(yùn)行中不斷擴(kuò)大，引發(fā)安全事故；第二，壓力容器自身的質(zhì)量沒有問題，但由于人為管理和操作的原因而引起安全事故［1］。

壓力容器往往應(yīng)用于航空航天、石油化工、食品、機(jī)械、冶金、核能等領(lǐng)域，并且被廣泛應(yīng)用于具有一定爆炸威脅的設(shè)備。為了促進(jìn)各行業(yè)和各領(lǐng)域深入發(fā)展，使我國經(jīng)濟(jì)實力得以提升，必須進(jìn)一步提升壓力容器的安全性，確保壓力容器能為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供可靠的前提條件。壓力容器具有雙面性，一方面被廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各種相關(guān)產(chǎn)業(yè)中，推動工業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；另一方面，壓力容器也具有較大的安全風(fēng)險，容易引發(fā)嚴(yán)重的惡性安全事故，所以，壓力容器的安全性受到各界的廣泛關(guān)注，有必要對其安全性檢測進(jìn)行研究，確保壓力容器運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

2 無損檢測方法分析

2.1 無損檢測方法概念

所謂無損檢測指的是為了確保設(shè)備和儀器的安全性，在不破壞被檢測設(shè)備和儀器的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行設(shè)備的表面結(jié)構(gòu)形態(tài)和內(nèi)部運(yùn)作情況的檢測，從而明確設(shè)備和儀器的實際運(yùn)作狀態(tài)。

目前的無損檢測方法有許多種，如滲透檢測法、射線檢測法、渦流檢測法、超聲波檢測法和磁粉檢測法等，其中超聲波檢測法和射線檢測法是無損檢測中最常用的兩種檢測方法。首先，超聲波檢測法利用的是聲波的散射、反射及透射，對被檢測設(shè)備的幾何特征和力學(xué)性能進(jìn)行檢測。超聲波檢測法通常用于一些復(fù)合材料、金屬材料和非金屬材料的檢測，能通過其較好的穿透力對設(shè)備構(gòu)件中存在的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確的定位和判斷。其操作方便簡單，檢測速度較快，成本不高，也不會帶來人體傷害，所以被廣泛應(yīng)用于各種無損檢測中。其次，射線檢測法通過射線穿透的方式進(jìn)行檢測，當(dāng)射線穿過設(shè)備構(gòu)件中的某部位，并出現(xiàn)射線衰減的現(xiàn)象時，那么感光膠片也會表現(xiàn)出對應(yīng)的強(qiáng)弱差異，此時可以根據(jù)感光膠片進(jìn)行缺陷位置的確定。射線檢測法的定位較為精準(zhǔn)，同時有效呈現(xiàn)缺陷的具體圖像，能及時記錄現(xiàn)場的檢測信息，便于后期的數(shù)據(jù)存儲。

2.2 無損檢測方法的特點

從射線檢測法和超聲波檢測法的對比分析（見表1）可發(fā)現(xiàn)，無損檢測方法具有多種優(yōu)勢和特點，但不同的檢測方法也具有一定的缺陷。

表1 超聲波檢測法和射線檢測法對比

3 無損檢測方法在鍋爐壓力容器安全中的應(yīng)用

3.1 無損檢測方法的應(yīng)用

除上述中提到的超聲波檢測法和射線檢測法外，鍋爐壓力容器安全檢驗中還常常用到磁軛檢測法、交叉磁軛檢測法、線圈檢測法、觸頭檢測法等。由于壓力容器的材質(zhì)一般為低合金鋼和碳素鋼，因此，在進(jìn)行磁粉探傷時，往往需要兩個步驟同時進(jìn)行，第一個步驟是外加磁場的磁化，第二個步驟是在構(gòu)件上增加磁懸液或者磁粉。壓力容器的無損檢測方法多樣，但磁粉探傷往往針對的是角焊縫、對接焊縫等，因此常使用以下幾種方法進(jìn)行無損檢測［2］。

3.1.1 磁軛檢測法。這種檢測方法在壓力容器安全檢測中應(yīng)用較為廣泛，其操作簡單，檢測設(shè)備易使用，在活動關(guān)節(jié)的磁軛上主要對角焊縫位置進(jìn)行安全檢測，且為了能夠?qū)呛缚p中各方向存在的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位和判斷，往往需要在同一個位置進(jìn)行兩次垂直檢測。磁軛法在檢測過程中，需要將焊縫進(jìn)行劃分，分成多個小部分，然后對每個小部分進(jìn)行檢測，檢測時容易發(fā)生一些位置的重復(fù)檢測，因此，檢測時間較長，檢測效率差。如果在檢測中不夠細(xì)心，則容易造成漏檢的情況，無法保證檢測的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

3.1.2 交叉磁軛檢測法。交叉磁軛法被廣泛應(yīng)用于容器定檢中，是當(dāng)前應(yīng)用最多的一種檢測方法，交叉磁軛法在檢測過程中，會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，能迅速準(zhǔn)確地對容器進(jìn)行探傷。交叉磁軛法的檢測效率高，檢測方法簡單靈活，通過一次磁化，就能檢測出容器中各方向存在的缺陷和問題。尤其對較長的對接焊縫進(jìn)行探傷時，交叉磁軛法往往應(yīng)用較多，但交叉磁軛法不適用于角焊縫的探傷和安全檢測。交叉磁軛法雖然具有較大優(yōu)勢，能在壓力容器的無損檢測中發(fā)揮積極作用，但其對電源的要求較高，電源的電壓要求380V，所以在石化工業(yè)的應(yīng)用中較少。

3.1.3 線圈檢測法。一般來說，管道的角焊縫和圓周的探傷，采用的是繞電纜的方式，通過縱向磁化，檢測焊縫是否存在縱向裂紋，在壓力容器無損檢測中常常作為一種輔助手段。

3.1.4 觸頭檢測法。觸頭法是一種單向的磁化方式，能進(jìn)行電流大小和電極間距的調(diào)整，通過容器探傷位置的具體情況及對檢測儀器的靈活性需求來調(diào)整，讓角焊縫探傷能靈活進(jìn)行調(diào)整和改變。觸頭法的檢測要求類似于磁軛法，必須要對同一個位置進(jìn)行兩次交叉垂直檢測。

簡言之，壓力容器的無損檢測中，最常用到的檢測方法是交叉磁軛法和磁軛法，這兩種檢測方法的檢測效率較高，操作靈活方便，在壓力容器的無損檢測中具有重要價值，但交叉磁軛法不能對接管角焊縫進(jìn)行無損檢測?；顒雨P(guān)節(jié)磁軛無法對具有一定角度的接管角焊縫進(jìn)行檢測，但觸頭檢測法和線圈檢測法能彌補(bǔ)這一不足，對接管角焊縫進(jìn)行有效檢測。因此，在實際檢測過程中，主要以交叉磁軛法和磁軛法為主，以其他檢測方法為輔，使壓力容器的無損檢測更加科學(xué)有效。

3.2 無損檢測中的注意事項

首先，在檢測之前，需要對容器的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了解，包括容器的制造、材質(zhì)及使用等。壓力容器在制造過程中，如果使用的鋼材較為敏感或者強(qiáng)度較大，則會在某種條件下產(chǎn)生裂紋，因此，有必要明確容器的相關(guān)性質(zhì)，確定在長期使用中容器是否會產(chǎn)生裂紋。其次，在檢測過程中，要對壓力容器外部焊縫位置進(jìn)行清理和打磨，將表面的覆蓋物清除干凈，防止漏檢。最后，在檢測過程中，受一些不確定因素的影響，可能引發(fā)安全事故，需要安排專業(yè)的安全技術(shù)人員，做好安全措施，確保檢測過程中的安全性。

4 結(jié)語

在我國現(xiàn)代化工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)中，壓力容器的應(yīng)用極為廣泛。由于壓力容器自身對密封性的要求較高，因此，在進(jìn)行無損檢測時，必須確保無損檢測技術(shù)的高精度和高準(zhǔn)確性，并根據(jù)壓力容器的實際情況，對壓力容器運(yùn)行中的不足進(jìn)行研究，有針對性地選擇最適當(dāng)?shù)臒o損檢測方法，為鍋爐壓力容器的安全運(yùn)行提供可靠保障。本文主要研究了壓力容器安全及無損檢測方法的相關(guān)內(nèi)容，并對無損檢測方法的應(yīng)用進(jìn)行了探究，希望能為相關(guān)研究和應(yīng)用提供一定的參考。

［1］馬依爾江·阿不來提.無損檢測方法在鍋爐壓力容器檢驗中的應(yīng)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（22）：137.

［2］周利濤，張鵬，張佳，等.探究無損檢測方法在壓力容器檢驗中的綜合應(yīng)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（24）：1709.

The Study of Nondestructive Testing Method for Safety of Boiler and Pressure Vessel

Wang Xianqin
（Henan ProvinceInstitute of Boiler and Pressure Vessel Safety Testing,Kaifeng Branch,Kaifeng Henan 475000）

This paper mainly analyzed the related content of the safety of pressure vessels,expounded the characteristics of nondestructive detection method,and finally summarized the application of nondestructive testing method in boiler and pressure vessel safety inspection,in order to achieve safety of boiler and pres?sure vessel increase,to ensure the safe and steady operation of equipment.

boiler；pressure vessel；safety；nondestructive testing

TG115.28

A

1003-5168（2017）10-0081-02

2017-09-01

王獻(xiàn)芹（1979-），女，本科，會計師，研究方向：技術(shù)監(jiān)督。