压力容器的无损检测技术研究

摘要：目前，压力容器在化工、機械、冶金等行业都有了广泛的应用，而压力容器在使用过程中很容易受到外界条件的影响而发生锈蚀、开裂等缺陷，为了使得压力容器的使用安全，需要对其进行定期检测。无损检测技术已经应用于我国压力容器行业，这在压力容器的检测中处于非常重要的地位，目前，常用的无损检测方法有：超声波检测、渗透检测、磁粉检测以及声发射检测技术，每一种检测方法都有其优点以及适用范围，本文主要介绍了几种常用的无损检测技术以及如何选择合适的无损检测技术，以保证压力容器的安全性。

关键词：压力容器缺陷无损检测

在工业生产中，压力容器是不可缺少的设备，在化工、机械、冶金等行业都有广泛的应用，压力容器在使用过程中受到介质、温度等条件的影响很容易发生锈蚀或开裂等缺陷，所以无损检测技术就显示出了其重要作用。压力容器即使是从设计到制造、安装等环节都符合标准，但是在使用过程中，都会由于一些因素的影响而产生安全隐患，如果不能尽快将安全隐患排除，就很可能造成非常严重的后果。因此，必须制定定期检测计划。当前，对压力容器的定期检测主要是采用无损检测技术，包括超声波检测、渗透检测、磁粉检测以及声发射检测技术。本文主要对上述几种无损检测技术进行了阐述，并提出了选择合适的检测技术的方法。

1 压力容器无损检测技术

1.1 超声波检测技术

由于超声波在介质中传播能够产生衰减现象，遇到界面就会产生反射现象，这种反射性质能够清楚的表面所要检测物体的缺陷，这就是超声波检查技术的原理。超声波检测技术在压力容器检测中的应用范围主要是：对压力容器钢板、锻件、螺栓件等的超声检测。压力容器在制造生产过程中，超声波检查技术在有厚度的压力容器壳体和壳体之间焊缝的缺陷检测中具有明显的优势，大都使用的脉冲型超声波探测仪，能够很快的对压力容器壳体对接焊缝内的裂纹缺陷等进行检测，同时，也可以在可能出现裂纹的高压螺栓当中进行缺陷检测。此种检测法所使用的脉冲型超声波探测仪具有体积小、重量轻、易于携带和进行操作、对人体的伤害小的优点，因此在压力容器的检测中使用的非常普遍。但是，超声波检查方法也存在着弊端，那就是对于压力容器的表面此种方法无法检测。

1.2 渗透检测技术

渗透检测技术主要用于检测固体材料表面开口缺陷问题，其主要原理是利用液体的毛细现象，在压力容器检测中使用方法是将液体渗透到表面的缺陷中，之后将其多余的渗透液体去除掉，最后再利用显像剂就能将压力容器表面缺陷情况显现出来。当前有非常多的材料都能够使用渗透检测法进行缺陷检测，但是，这种无损检测方法只能检测到暴露在外的表面缺陷问题，对于没有暴露在外的深部缺陷是无法检测的，这种方法适用于表面积比较大的缺陷检测。

1.3 采用磁粉的检测技术

磁粉检测技术在压力容器的无损检测领域应用十分广泛。磁粉检测技术的主要原理是利用压力容器的缺陷位置会出现漏磁的情况，所以可以与磁粉相互作用，从而发现具有磁性的压力容器表面或者近表面是否有缺陷。所以磁粉检测技术通常是在压力容器制造的过程应用。比如磁粉检测技术可以用于在制造压力的过程中压力容器所用的钢板的角焊缝与坡口或对接焊缝表面等焊接部位的检测。能够在无创的条件下检测大型的锻件等机加工表面。

1.4 声发射检测

由于物体受到作用的情况下可以迅速的产生能量，此能量会产生瞬态应力波，而声发射检测就是对这种应力波进行检测。随着声发射的研究不断开展，声发射的含义越来越广义化。近年来，通过研究将液体或者气体泄漏、轴承出现滑动、干燥的木材所发出的噪音等都被概括为声发射。弹性应力波可以准确的反应材料的性质，所以通过对材料所发射的弹性应力波进行发射信号分析就可以检测出材料是否出现故障。声发射技术在压力容器无损检测中的具体原理是压力容器由于经常处于高温高压的条件下，所以很容易会由于材料疲劳、腐蚀而产生一些裂纹。随着材料的裂纹成核，裂纹会不断地扩展至开裂。在此过程中会有一个应力集中的阶段，发生微弱声发射信号；在应力集中到一定程度的情况下，发生的信号会增大至毫伏级。与此同时，由于大多数的材料都会产生声发射，所以声发射检测的用途十分广泛，基本不受材料限制。并且可以长期的不间断的监视材料的缺陷是否处于安全状态或者发出超限警报。以上是声发射检测相对于其他无损检测的优势之处。但是声发射的信号相对于其他的无损信号较弱，信号频率在人耳的接受范围以外，所以在运用声发射技术时要注意采用灵敏的电子仪器进行信号检测。

压力容器中的流体由于较高的压力会由裂缝的位置向容器外喷射，从而形成高速的射流，射流与压力容器的壁面发生摩擦从而产生更加强烈的声发射波。这种声发射波沿着金属表面进行传播，并且遇到障碍物等会发生反射或者折射的现象。所以可以通过测量声发射波的频率、信号大小可以判断压力容器是否已经产生了裂纹、发生泄漏情况，并且根据波的性质判断发生泄漏的程度。虽然声发射技术是一种无损检测方法但是它具有一定的独特性，即声发射信号是由外部作用下产生的，所以对压力容器的缺陷测量的灵敏度极高，其灵敏度甚至可以达到微米数量级。针对压力容器的显微裂纹，能够达到信息扩展，最终发现压力容器是否有显微裂纹存在。但是声发射技术不能够得到压力容器是否出现剥离的有关信息，这是由于声发射具有特殊的源发生机制。

2 压力容器无损检测方法的选择

现阶段，压力容器无损检测方法选择主要的争议在于射线检测以及超声波检测两种方法的选择方面。射线检测以及超声波检测由于特点不同，都具有一定的局限性。射线检测对于诸如气孔、夹渣等体积性的缺陷较为敏感，对于裂隙等虽然面积很大，但是厚度薄的面状缺陷的灵敏度较低。在利用射线检测裂隙的过程中，必须要保持X 射线与缺陷方向一致，才能够检测出材料的缺陷。如果射线的方向与缺陷所在平面垂直就极难发现缺陷。

而超声检测则对面状的缺陷敏感度较高,在一般的情况下，只要保证声束与材料的主平面保持垂直，就可以接收到足够的缺陷回波。但是在测量体积性缺陷的情况下，超声波的波束会发生扩散和慢反射的现象。所以在测量体积性缺陷时，只有在缺陷较大或者缺陷相对密集，波束的反射角度恰当的情况下才能够保证较高的缺陷检出率。

由此可见，压力容器无损检测方法的选择都应当结合压力容器缺陷的实际情况进行监测方案的选择。除此之外可以发现于射线检测与超声波检测这两种方法互补，所以在实际的压力容器无损检测过程中对于容易产生延迟裂纹和横向裂纹的钢种，应当利用射线检测，并且应当进行两种检测方法的相互复查。以保证无损检测的精确度。

参考文献：

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