1.前言

隨著時(shí)代的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)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(lái)越高的要求，由于無(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)技術(shù)

2.1射線檢測(cè)

目前射線檢測(cè)按照美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)的定義可分為：照相檢測(cè)、實(shí)時(shí)成像檢測(cè)、層析檢測(cè)和其它射線檢測(cè)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(cè)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(guò)測(cè)量這種差異來(lái)探測(cè)缺陷，并以膠片作為記錄信息的器材的無(wú)損檢測(cè)方法。射線照相設(shè)備可分為：X射線檢測(cè)機(jī)、高能射線檢測(cè)設(shè)備、γ射線檢測(cè)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(cè)結(jié)果可直接記錄，可長(zhǎng)期保存。

⑶ 對(duì)體積型缺陷（如氣孔、夾渣等）檢出率很高，對(duì)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(duì)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(cè)

超聲檢測(cè)主要用于檢測(cè)對(duì)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(cè)。超聲檢測(cè)可分為超聲檢測(cè)、超聲測(cè)厚以及超聲波測(cè)晶粒度、測(cè)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(lái)判斷缺陷情況的穿透法，還有由被檢物產(chǎn)生駐波來(lái)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(cè)的特點(diǎn)：

⑴ 面積型缺陷檢測(cè)率較高，而體積型缺陷檢測(cè)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(duì)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(cè)儀器體積小、重量輕，現(xiàn)場(chǎng)使用比較方便。

⑸ 無(wú)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(cè)

磁粉檢測(cè)是基于缺陷處漏磁場(chǎng)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(wú)損檢測(cè)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(huì)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(guò)，形成漏磁場(chǎng)，漏磁場(chǎng)的局部磁極能夠吸引鐵磁物質(zhì)。

 

磁粉檢測(cè)的特點(diǎn)：

⑴ 適宜鐵磁材料檢測(cè)，不能用于非鐵磁材料檢測(cè)。

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(cè)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(cè)成本低，速度快。

⑸ 工件的形狀和尺寸有時(shí)對(duì)檢測(cè)有影響，因此難以磁化而無(wú)法檢測(cè)。

 

⑹ 檢驗(yàn)結(jié)果無(wú)直接見(jiàn)證記錄。

 

2.4 滲透檢測(cè)

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(guò)一定時(shí)間，滲透液可以滲進(jìn)表面開(kāi)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(cè)出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。

 

滲透檢測(cè)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(cè)。

⑶ 元件表面光潔度影響大，檢測(cè)結(jié)果容易受操作人員水平影響。

⑷ 可以檢測(cè)出表面開(kāi)口的缺陷，但對(duì)埋藏缺陷或閉合型的表面缺陷無(wú)法檢出。

(5)檢測(cè)靈敏度比磁粉檢測(cè)低。
 

2.5 衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)（TOFD）

TOFD檢測(cè)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(huì)檢測(cè)出所存在的缺陷，記錄信號(hào)的飛越時(shí)間就可以測(cè)量出缺陷的高度，那么就可以對(duì)缺陷就行定量，缺陷尺寸通常是被定義為衍射信號(hào)的飛越時(shí)間差，信號(hào)波幅與缺陷定量沒(méi)關(guān)系。

 

TOFD檢測(cè)技術(shù)是采用一發(fā)一收兩個(gè)脈沖探頭進(jìn)行檢測(cè)，探頭相對(duì)于焊縫中心線對(duì)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(hào)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(méi)有缺陷的存在，那么第二個(gè)到達(dá)接收探頭的信號(hào)將是底面回波。接收探頭通過(guò)接收缺陷尖端的衍射信號(hào)及其時(shí)差來(lái)確定缺陷的位置和自身高度。

 

TOFD檢測(cè)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(cè)速度。

⑵ 檢測(cè)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(duì)缺陷的走向不敏感。

⑷ 可以識(shí)別向表面延伸的缺陷。

⑸ 對(duì)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(cè)效果更好，覆蓋率100％。

3無(wú)損檢測(cè)在壓力容器上的應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 無(wú)損檢測(cè)要與破壞性檢測(cè)相結(jié)合

無(wú)損檢測(cè)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(cè)。在壓力容器設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)將無(wú)損檢測(cè)結(jié)果與破壞性檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(wú)損檢測(cè)外還要進(jìn)行爆破試驗(yàn)。評(píng)價(jià)焊接接頭質(zhì)量除了要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)的實(shí)施時(shí)機(jī)

壓力容器無(wú)損檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)的實(shí)施時(shí)機(jī)。例如，拼接封頭應(yīng)在成形后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)；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(wú)損檢測(cè)；有再熱裂紋傾向的材料應(yīng)在熱處理后增加一次無(wú)損檢測(cè)；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(duì)焊接接頭進(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)。

 

3.3 選擇適當(dāng)?shù)臒o(wú)損檢測(cè)方法

對(duì)壓力容器設(shè)備進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，由于各種檢測(cè)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(cè)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(wú)損檢測(cè)方法。

 

3.4 綜合應(yīng)用各種無(wú)損檢測(cè)方法

在無(wú)損檢測(cè)中，必須認(rèn)識(shí)到任何一種無(wú)損檢測(cè)方法都不是萬(wàn)能的，每種方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，在無(wú)損檢測(cè)中，如果可能，不要只采用一種無(wú)損檢測(cè)方法，應(yīng)盡可能多采用幾種檢測(cè)方法，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，取得更多的缺陷信息，從而對(duì)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(zhǎng)周期運(yùn)行。

 

4.結(jié)語(yǔ)

以上簡(jiǎn)單介紹了壓力容器常用無(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)方法的特點(diǎn)，選用適合的無(wú)損檢測(cè)方法，使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器產(chǎn)品上得到更好的應(yīng)用。