淺談壓力容器無損檢測

徐林　劉衛　吳婧

【摘 要】以闡述無損檢測技術的重要性，不斷提高工作效率為目的，通過對壓力容器的原材料、制作過程中及使用過程中的無損檢測進行了詳細地分析和闡述，保證了壓力容器安全性的同時，也促進無損檢測技術的不斷發展。

【關鍵詞】壓力容器；無損檢測；原材料

1 針對壓力容器原材料的無損檢測

壓力容器的安全及質量是非常重要的，所以，為保證其安全性和質量，無損檢測要從壓力容器的使用原材料開始抓起，進行有效的質量控制。管材、金屬板材、鍛件和鑄件等是壓力容器使用的原材料，進行無損檢測時要針對材料的制作工藝和幾何形狀的不同特質選擇相應的無損檢測技術。

1.1 管材的無損檢測

壓力容器用管材主要應用在換熱器的制造上，它包括無縫鋼管、焊接鋼管、銅及銅合金管、鋁及鋁合金管、鈦及鈦合金管等。

（1）無縫鋼管：主要檢測縱向缺陷，采用液浸法或接觸法超聲波檢測。液浸法檢測使用線聚焦或點聚焦探頭，接觸法檢測使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭或聚焦斜探頭。

（2）所有類型的金屬管材都可用渦流檢測法探測其表面和近表面缺陷。鐵磁性鋼管一般用外穿過式線圈或放置式線圈檢測；

（3）非鐵磁性材料的管材口徑較小時，一般用于外穿式線圈檢測。

1.2 金屬板材的無損檢測

壓力容器筒體和封頭在制造時通常用到金屬板材，金屬板材包括：鋼板、雙相鋼板、不銹鋼板、鈦及鈦合金板材、鋁及鋁合金板材等。所有壓力容器的制造標準或規范都有明文規定：當壓力容器在所處不良環境（如腐蝕、劇毒、高壓等），必須將每張金屬板材都進行超聲檢測。所選探頭為單晶或雙晶直探頭，當金屬板材在冶煉和軋制過程中出現缺陷（如產生的分層、白點和裂紋等），均能被探頭探測清楚。此外，如過鋼材的面積過大，則需采用充水耦合探頭進行檢測。

1.3 鋼鍛件的無損檢測

壓力容器用鋼鍛件主要包括接管、法蘭、管板和圓筒等。通常采用超聲波法檢測鍛件中的危害性冶金缺陷。用縱波直探頭對加工過程中的實心鍛件進行檢測，用橫波斜探頭對內外徑之比<80%的環形或筒形鍛件進行周向檢測。

1.4 鑄件的無損檢測

常用的壓力容器鑄鐵件為造紙用烘缸。為了檢查幾何形狀有變化、截面厚度不均勻鑄鐵件的鑄造質量，通常采用射線檢測來發現鑄件內縮孔、疏松及熱裂等缺陷。

2 壓力容器制造過程中的無損檢測

2.1 超聲波檢測

壓力容器殼體厚度大于8毫米、大口徑接管與殼體的對接焊縫內部缺陷都由超聲檢測法完成。A型脈沖反射式超聲波探傷儀、2.5或5MHz頻率的探頭是較為常用的檢測方法。電子相控陣探頭和衍射波時差法（TOFD）雙探頭的使用不僅可提高焊縫檢測的效率，還能解決焊縫缺陷測深定高及缺陷定性分類等難題。

2.2 表面檢測

磁粉或滲透方法通常用于壓力容器制造時鋼板坡口、角焊縫和對接焊縫的表面檢測，也用于大型鍛件等加工后的表面檢測。鋼板和焊縫表面一般采用便攜磁軛式磁粉探傷機進行磁粉檢測；圓筒形鍛件或無縫氣瓶機加工后的表面通常采用床式磁粉探傷機進行磁粉檢測。滲透檢測用于不銹鋼和有色金屬坡口以及焊縫表面開口性缺陷的檢測。作磁粉或滲透檢測時，光照條件應至少為500 lx。

2.3 射線檢測

射線檢測方法適用于壓力容器殼體或接管對接焊縫內部缺陷的檢測，使用的射線探傷設備包括X射線探傷機、γ射線源和電子直線加速器。

2.4 壓力容器耐壓試驗的聲發射檢測

壓力容器制造完成后，最終都要進行以水、油或空氣為介質的耐壓試驗，以考核和確認壓力容器的安全質量。對一些特殊要求的壓力容器，在水壓試驗時還同時進行聲發射監測，以檢測壓力容器在水壓過程中可能出現的缺陷開裂、裂紋萌生與擴展，并對壓力容器的結構完整性進行評價。

3 使用中壓力容器的無損檢測

3.1 表面檢測

此方法普遍應用在壓力容器停產進行的內外部檢驗中。表面檢測的部位為壓力容器的對接焊縫、角焊縫、焊疤部位和高強螺栓等。鐵磁性材料一般采用磁粉法檢測，內部由于照明不好，采用熒光磁粉法檢測，外部采用濕式黑磁粉法檢測，鐵磁性材料的角焊縫用磁粉檢測無法進行時也采用滲透法檢測。非鐵磁性材料采用滲透法檢測，內部采用熒光滲透法檢測，外部采用著色滲透法檢測。

3.2 渦流檢測

對于在用壓力容器，渦流檢測主要用來檢測換熱器換熱管的腐蝕狀態和焊縫表面裂紋。通過探頭，非鐵磁換熱管采用常規渦流檢測技術的檢測，鐵磁性換熱管運用遠場渦流檢測技術，以檢測換熱管內外部腐蝕引起的穿孔、蝕坑以及壁厚均勻減薄等缺陷。使用電流磁敏感探頭渦流電流檢測技術來檢測產生表面裂紋的焊接，運用這種技術允許焊縫表面粗糙或具有一定厚度的涂層，因此可在運行壓力容器的焊縫表面裂紋進行快速檢測；也在停產時對壓力容器與內部和外部測試首先用了這種技術快速測定焊縫，磁粉或滲透對可疑的點進行復驗，并確定具體的表面裂紋的大小和位置。

3.3 X射線檢測

X射線檢測方法常用于施工現場采用厚度較小的壓力容器對焊接縫內部埋藏缺點的檢測，板材較薄無法采用超聲檢測，通過X射線檢測可在不高的管電壓下進行檢測易于操作。192Ir或75Se等同位素進行γ射線照相常用于人無法進入的壓力容器及無法采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形容器。另外，對超聲檢測發現缺陷的復驗也多采用射線檢測，以此來進一步確定缺陷的性質，為缺陷返修提供依據。

3.4 超聲波檢測

在檢測接焊縫內部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內表面裂紋時，超聲波檢測是首選。其優點是超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，且與射線相比對人無傷害，因此在在用壓力容器檢驗中得到廣泛使用。即使壓力容器的外部有保溫覆蓋層，也能實現從內部檢測焊縫外表面裂紋。另外，壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋檢測也可使用此方法。超聲波檢測法的另一特點是可測出焊縫內缺陷的自身高度，這對在用壓力容器檢驗中的缺陷安全評定是必不可少的。

3.5 漏磁檢測

漏磁檢測技術主要能檢查壓力容器表面可能出現的電腐蝕狀態，即使帶有油漆也能掃描檢測到。部分壓力容器內部檢查人們無法進入，且有些結構即使使用內窺鏡也無法做到，而超聲波測厚也發現不了電腐蝕的分布情況，所以，漏磁檢測技術是最好的選擇。

4 總結

綜上所述，壓力容器無損檢測技術是一種是符合科技發展需要、及多種無損檢測于一身的新型的檢測技術。它通過不斷的發展最終形成現在最強的探測技術。而隨著檢測市場的發展，壓力容器無損檢測技術被越來越多的應用于各個領域中，且各式各樣的檢測種類也大大提高了檢測的準確性，在有效保證了壓力容器的安全性的同時也提高了工作的效率。由于壓力容器無損檢測技術具有無損的優點，所以，還能幫助高科技含量的科技技術突破屏障，獲得更好的進展，也預示著世界正在以飛速的速度前進。未來的發展離不開高科技技術的支撐，新型材料的不斷推出，促進無損檢測技術也將迎來新的發展空間，屆時，新的工業時代將為人們帶來更加富足便捷的生活。

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[責任編輯：鄧麗麗]