壓力容器無(wú)損探傷檢測(cè)影響因素分析

王九方 唐旭東 劉國(guó)棟 薛留軍

海洋石油工程股份有限公司 天津 300041

所謂的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)指的是在不破壞壓力容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)過(guò)程中偏重的側(cè)重點(diǎn)也隨之不同，為此，如何根據(jù)壓力容器的不同部位選擇不用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有極高的研究?jī)r(jià)值。

1 壓力容器與無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述

壓力容器作為一種特種設(shè)備中的承壓設(shè)備，種類較多，應(yīng)用廣泛，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域中的石油化工、機(jī)械加工等生產(chǎn)行業(yè)，其主要特點(diǎn)一是結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，這一特點(diǎn)是為了適應(yīng)不同行業(yè)的生產(chǎn)需要；二是設(shè)計(jì)的專業(yè)性，由于壓力容器長(zhǎng)期在高壓、高溫、高腐蝕性等極為惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，為了在確保在安全與穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)其功能，壓力容器在設(shè)計(jì)上具有較強(qiáng)的專業(yè)性。三是對(duì)其安全性要求較高，壓力容器介質(zhì)的易燃、腐蝕、劇毒等特點(diǎn)決定了壓力容器存在較高的易爆風(fēng)險(xiǎn)，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的安全事故，因此，在壓力容器的制造規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)上具有較高的安全性要求[1]。

通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，焊接質(zhì)量問(wèn)題是壓力容器安全事故的重要原因之一，因此，準(zhǔn)確對(duì)壓力容器焊縫質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢測(cè)是保證壓力容器安全運(yùn)行的重要措施。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)借助先進(jìn)的儀器設(shè)備，在不影響被檢測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的前提下，全面、準(zhǔn)確、可靠地探測(cè)出壓力容器表里是否存在缺陷一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。當(dāng)前的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，簡(jiǎn)單概括來(lái)說(shuō)主要有超聲、射線、渦流、滲透、磁記憶、磁粉、超聲相控陣等，這些技術(shù)各有特點(diǎn)，適用于不同的的檢測(cè)需求。

2 無(wú)損檢測(cè)方法在壓力容器檢驗(yàn)中的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)

無(wú)損檢測(cè)方法不是一種呆板的檢測(cè)技術(shù)，它是由多種檢測(cè)技術(shù)組成的一個(gè)龐雜繁復(fù)的科學(xué)體系，不論是何種材質(zhì)的壓力容器，還是同種壓力容器不同的存在狀態(tài)，都能夠從無(wú)損檢測(cè)方法中找到適合自己的檢測(cè)方式，將檢測(cè)程序?qū)毫θ萜鞯膿p害降至最低。一方面，無(wú)損檢測(cè)方法不但能夠?qū)毫θ萜鬟M(jìn)行定期檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力容器設(shè)備潛藏的安全隱患，確保生產(chǎn)實(shí)踐中正在投入使用的壓力容器始終處于最優(yōu)的工作狀態(tài)，有效延長(zhǎng)壓力容器設(shè)備的使用年限，降低企業(yè)生產(chǎn)制造成本；另一方面，還能夠通過(guò)檢測(cè)過(guò)程，及時(shí)總結(jié)反思現(xiàn)有技術(shù)缺陷，進(jìn)而作用于未來(lái)壓力容器設(shè)備的生產(chǎn)，有效提升未來(lái)壓力容器設(shè)備的生產(chǎn)制造工藝。

3 常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

3.1 射線檢測(cè)

射線探傷法的原理是利用X 或者γ 射線，因射線的強(qiáng)度衰減會(huì)隨著壓力容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而會(huì)影響膠片感光度，以此來(lái)分析壓力容器是否存在缺陷。在壓力容器檢驗(yàn)中，該技術(shù)主要用于不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等金屬材料制受壓原件對(duì)接焊接接頭的檢測(cè)，受投照角度的影響，該技術(shù)對(duì)內(nèi)部缺陷檢測(cè)直觀，但對(duì)表面裂紋類的缺陷不具備較強(qiáng)的靈敏性?；谀壳暗膽?yīng)用實(shí)踐，更加注重射線探傷機(jī)安全性方面，致力于減少其輻射及泄露等的危害[2]。

3.2 外觀檢驗(yàn)

外觀檢驗(yàn)是最基礎(chǔ)、最原始的檢驗(yàn)方法，也是發(fā)現(xiàn)海上壓力容器隱患最高效的方式之一。通過(guò)外觀檢驗(yàn)整體了解壓力容器的外部狀況和涂層狀況，涵蓋外部銹蝕、變形、保溫破損情況、支撐和附屬結(jié)構(gòu)等，并檢查泄露、過(guò)熱部位、振動(dòng)、膨脹余量以及容器在其支撐件上的常規(guī)位置。絕大部分的外部腐蝕，尤其是大氣腐蝕在外觀檢驗(yàn)中能夠有效的識(shí)別。

3.3 磁粉檢測(cè)法

與滲透檢測(cè)法的檢測(cè)方法類似，磁粉檢測(cè)法主要應(yīng)用的是磁粉性材料的方式對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，磁粉檢測(cè)法的使用原理主要依據(jù)是壓力容器基體材料的不連續(xù)性，如果壓力容器內(nèi)部存在缺陷，那么，磁粉性材料將會(huì)在壓力容器內(nèi)部構(gòu)成漏磁場(chǎng)，在適宜的光照條件下，漏磁場(chǎng)將會(huì)呈現(xiàn)出目光可見的狀況，此時(shí)，檢測(cè)相關(guān)工作人員能夠根據(jù)漏磁場(chǎng)來(lái)判斷壓力容器的缺陷嚴(yán)重程度。磁粉檢測(cè)法最大的優(yōu)勢(shì)在于檢測(cè)相關(guān)工作人員能夠直觀地看到壓力容器的缺陷位置以及缺陷大小，具有較高的使用靈敏性，且整體使用成本較低，對(duì)于壓力容器的正常使用情況將不會(huì)發(fā)生其他方面的干擾。然而，磁粉檢測(cè)法的使用原理限制了其自身的使用范圍，磁粉檢測(cè)法無(wú)法用于檢測(cè)壓力容器中非磁性材料的使用情況。

3.4 超聲檢測(cè)

顧名思義，超聲探傷技術(shù)是利用超聲波的穿透能力，通過(guò)其反射、散射、及波形轉(zhuǎn)換等聲波特征對(duì)被檢測(cè)對(duì)象不連續(xù)性、幾何特性、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等方面的檢測(cè)，來(lái)探測(cè)焊縫內(nèi)部及表面裂紋缺陷，更加適用于對(duì)表面缺陷地檢測(cè)。超聲工業(yè)檢測(cè)機(jī)器人的研制為超聲探傷技術(shù)在自動(dòng)化方面的突破提供的方向，使該項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)內(nèi)部缺陷更具有優(yōu)勢(shì)。

3.5 衍射時(shí)差法（TOFD）檢測(cè)

TOFD 檢測(cè)技術(shù)是另外一種新型的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，基于工作原理的不同，與傳統(tǒng)的脈沖反射法相比，其無(wú)論是在缺陷的檢出率還是檢測(cè)精度方面，都具有顯著優(yōu)勢(shì)。其一，TOFD 檢測(cè)技術(shù)是以衍射信號(hào)為依托，所以在檢測(cè)缺陷時(shí)，它不受方向性或檢測(cè)標(biāo)的形狀的影響；其二，在缺陷的呈現(xiàn)方面更為直觀，它可以圖像的形式清楚地將壓力容器的缺陷表現(xiàn)出來(lái)，且可長(zhǎng)久保存，信息量大；其三，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)或半自動(dòng)的方式采集數(shù)據(jù)信息，受人為的因素影響降低，檢測(cè)的重復(fù)性好；其四，檢測(cè)范圍大，特別是厚度方面，一般來(lái)講，TOFD 檢測(cè)方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)大于12mm的工件對(duì)接接頭的檢測(cè)[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)鍋爐壓力容器特種設(shè)備的安全性進(jìn)行評(píng)估是目前企業(yè)中常見的管理方式。應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)手段對(duì)設(shè)備制造、應(yīng)用環(huán)節(jié)加以把控，可以對(duì)鍋爐安全與否進(jìn)行評(píng)價(jià)，提前獲知設(shè)備的實(shí)際使用情況。在承壓類特種設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛的今天，使用單位如何確保承壓類特種設(shè)備的安全性，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)如何保證檢驗(yàn)結(jié)論的客觀、公正性，需要使用單位和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)通力合作，共同努力。