1.前言

隨著時(shí)代的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對產(chǎn)品的安全狀況和產(chǎn)品質(zhì)量以及使用的性能都提出了越來越高的要求，由于無損檢測技術(shù)自身的優(yōu)越性，在壓力容器產(chǎn)品制造和使用中得到廣泛應(yīng)用。

2. 壓力容器常用的無損檢測技術(shù)

2.1射線檢測

目前射線檢測按照美國材料試驗(yàn)學(xué)會的定義可分為：照相檢測、實(shí)時(shí)成像檢測、層析檢測和其它射線檢測技術(shù)四類，其中射線照相法是在壓力容器中應(yīng)用最廣泛的一種射線檢測方法。

 

射線照相法是指用X射線或γ射線穿透試件，試件中因缺陷存在影響射線的吸收而產(chǎn)生強(qiáng)度差異，通過測量這種差異來探測缺陷，并以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法。射線照相設(shè)備可分為：X射線檢測機(jī)、高能射線檢測設(shè)備、γ射線檢測機(jī)。

 

射線照相法的特點(diǎn)：

⑴ 可以獲得缺陷的直觀圖像，定位準(zhǔn)確。

⑵ 檢測結(jié)果可直接記錄，可長期保存。

⑶ 對體積型缺陷（如氣孔、夾渣等）檢出率很高，對面積型缺陷（如裂紋、未熔合等）如照相角度不適當(dāng)，容易漏檢。

⑷ 適宜檢驗(yàn)對接焊縫，檢驗(yàn)角焊縫效果較差，不適宜檢驗(yàn)板材、棒材、鍛件等。
 

2.2超聲檢測

超聲檢測主要用于檢測對接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內(nèi)表面裂紋，也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測。超聲檢測可分為超聲檢測、超聲測厚以及超聲波測晶粒度、測應(yīng)力等，有根據(jù)缺陷的回波和底面的回波進(jìn)行判斷的脈沖反射法；有根據(jù)缺陷的陰影來判斷缺陷情況的穿透法，還有由被檢物產(chǎn)生駐波來判斷缺陷情況或者判斷板厚的共振法。目前使用最多的是脈沖反射法。

超聲檢測的特點(diǎn)：

⑴ 面積型缺陷檢測率較高，而體積型缺陷檢測率較低。

⑵ 適宜檢驗(yàn)厚度較厚的工件。

⑶ 適用于各種試件，包括對接焊縫、角焊縫、T形焊縫、板材、管材、棒材、鍛件、復(fù)合材料等。

⑷ 檢驗(yàn)成本低、速度快，檢測儀器體積小、重量輕，現(xiàn)場使用比較方便。

⑸ 無法得到缺陷直觀圖像、定位困難、定量精度不高。

2.3 磁粉檢測

磁粉檢測是基于缺陷處漏磁場與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。其原理就是鐵磁性材料在磁化后內(nèi)部產(chǎn)生很強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁力線密度增大幾百倍到幾千倍，如果材料中存在不連續(xù)（主要包括缺陷造成的不連續(xù)性和結(jié)構(gòu)、形狀、材質(zhì)等原因造成的不連續(xù)性），磁力線會發(fā)生畸變，部分磁力線就有可能溢出材料表面，從空間穿過，形成漏磁場，漏磁場的局部磁極能夠吸引鐵磁物質(zhì)。

 

磁粉檢測的特點(diǎn)：

⑴ 適宜鐵磁材料檢測，不能用于非鐵磁材料檢測。

⑵ 可以檢出表面和近表面缺陷，不能用于檢查內(nèi)部缺陷。

⑶ 檢測靈敏度很高，可以發(fā)現(xiàn)極細(xì)小的裂紋以及其他缺陷。

⑷ 檢測成本低，速度快。

⑸ 工件的形狀和尺寸有時(shí)對檢測有影響，因此難以磁化而無法檢測。

 

⑹ 檢驗(yàn)結(jié)果無直接見證記錄。

 

2.4 滲透檢測

元件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細(xì)管作用下，經(jīng)過一定時(shí)間，滲透液可以滲進(jìn)表面開口的缺陷中；經(jīng)去除元件表面多余的滲透液后，再在元件表面施涂顯像劑，同樣，在毛細(xì)管作用下，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯像劑中，在一定的光源下，缺陷處的滲透液痕跡被顯示，從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。

 

滲透檢測的特點(diǎn)：

⑴ 可以用于除了疏松多孔性材料外任何種類的材料。

⑵ 同時(shí)存在幾個(gè)方向的缺陷，用一次操作就可大致做到全面檢測。

⑶ 元件表面光潔度影響大，檢測結(jié)果容易受操作人員水平影響。

⑷ 可以檢測出表面開口的缺陷，但對埋藏缺陷或閉合型的表面缺陷無法檢出。

(5)檢測靈敏度比磁粉檢測低。
 

2.5 衍射時(shí)差法超聲檢測（TOFD）

TOFD檢測技術(shù)是在不連續(xù)缺陷的尖端產(chǎn)生波形的轉(zhuǎn)換，當(dāng)它轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生衍射波，這個(gè)衍射波覆蓋了較大的角度范圍，那么衍射波就會檢測出所存在的缺陷，記錄信號的飛越時(shí)間就可以測量出缺陷的高度，那么就可以對缺陷就行定量，缺陷尺寸通常是被定義為衍射信號的飛越時(shí)間差，信號波幅與缺陷定量沒關(guān)系。

 

TOFD檢測技術(shù)是采用一發(fā)一收兩個(gè)脈沖探頭進(jìn)行檢測，探頭相對于焊縫中心線對稱布置。發(fā)射探頭產(chǎn)生非聚焦縱波波束以一定角度入射到被檢工件中，當(dāng)聲波脈沖傳送到接收探頭一端，第一個(gè)信號就到達(dá)接收探頭的一端，這個(gè)就是側(cè)向波，側(cè)向波是在被檢工件表面下傳播。如果沒有缺陷的存在，那么第二個(gè)到達(dá)接收探頭的信號將是底面回波。接收探頭通過接收缺陷尖端的衍射信號及其時(shí)差來確定缺陷的位置和自身高度。

 

TOFD檢測的特點(diǎn)：

⑴ 一次掃描幾乎能夠覆蓋整個(gè)焊縫區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)非常高的檢測速度。

⑵ 檢測率很高，容易檢出方向性不好的缺陷。

⑶ 能夠發(fā)現(xiàn)各種類型的缺陷，對缺陷的走向不敏感。

⑷ 可以識別向表面延伸的缺陷。

⑸ 對缺陷垂直方向的定量和定位非常精準(zhǔn)，精度誤差小于1mm。

⑹ 和脈沖反射法相結(jié)合時(shí)檢測效果更好，覆蓋率100％。

3無損檢測在壓力容器上的應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 無損檢測要與破壞性檢測相結(jié)合

無損檢測技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，但本身還有一定的局限性，不能代替破壞性檢測。在壓力容器設(shè)備進(jìn)行評價(jià)時(shí)，應(yīng)將無損檢測結(jié)果與破壞性檢測結(jié)果進(jìn)行對比和驗(yàn)證，才能作出正確的判斷。例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進(jìn)行爆破試驗(yàn)。評價(jià)焊接接頭質(zhì)量除了要進(jìn)行無損檢測外還要切取試樣進(jìn)行力學(xué)性能分析，有時(shí)還要做金相和斷口檢驗(yàn)。

 

3.2 正確選擇無損檢測的實(shí)施時(shí)機(jī)

壓力容器無損檢測時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測目的，結(jié)合設(shè)備工況、材質(zhì)和制造工藝特點(diǎn)，正確選擇無損檢測的實(shí)施時(shí)機(jī)。例如，拼接封頭應(yīng)在成形后進(jìn)行無損檢測；有延遲裂紋傾向的材料應(yīng)在至少焊接完成24小時(shí)后進(jìn)行無損檢測；有再熱裂紋傾向的材料應(yīng)在熱處理后增加一次無損檢測；標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于或等于540MPa的低合金鋼制壓力容器，在耐壓試驗(yàn)后，還應(yīng)該對焊接接頭進(jìn)行表面無損檢測。

 

3.3 選擇適當(dāng)?shù)臒o損檢測方法

對壓力容器設(shè)備進(jìn)行無損檢測時(shí)，由于各種檢測方法都有一定的特點(diǎn)，不能適用所有工件和所有缺陷，為提高檢測結(jié)果的可靠性，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的材質(zhì)、制造方法、工作介質(zhì)、失效模式及預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生的缺陷種類、形狀、部位和取向，選擇最合適的無損檢測方法。

 

3.4 綜合應(yīng)用各種無損檢測方法

在無損檢測中，必須認(rèn)識到任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，在無損檢測中，如果可能，不要只采用一種無損檢測方法，應(yīng)盡可能多采用幾種檢測方法，互相取長補(bǔ)短，取得更多的缺陷信息，從而對實(shí)際情況有更清晰的了解，以保證壓力容器設(shè)備的安全長周期運(yùn)行。

 

4.結(jié)語

以上簡單介紹了壓力容器常用無損檢測的幾種方法及特點(diǎn)，而在實(shí)際運(yùn)用中我們應(yīng)結(jié)合各種無損檢測方法的特點(diǎn)，選用適合的無損檢測方法，使無損檢測技術(shù)在壓力容器產(chǎn)品上得到更好的應(yīng)用。