压力容器无损检测技术的原理及应用

压力容器无损检测技术的原理及应用

文章主要讲述了当今社会压力容器生产以及运用时使用的无损监察措施，主要有射线检测、超声检测、磁粉检测和液体渗透检测等常用措施以及声发射检测、磁记忆检测等新措施，同时主要讨论了它们的工作方法、长短处和使用范围。

标签：压力容器；无损检测；新技术

1 引言

伴随着当代社会工业的扩大，对商品品质以及构造的安全稳定的使用性能要求越来越规范，因为无损检测是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下进行，具有广阔的使用空间。现在无损检测已经开发研究出了很多方法，文章中主要讲述了最经常使用的射线检测、超声检测、磁粉检测以及液体渗透检测还有声发射检测、磁记忆检测等。

2 无损检测方法

无损检测是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数的检测技术。

2.1 射线检测

射线检测方法使用于压力容器壳体或者接管对接焊缝内部缺陷的检测。还有一些人体进入不了的容器、包裹了很多层超声检测不出的容器、球形状的容器大多使用Ir-192或者Se-75等同位素开展Y射线照相。不过在管材、锻件、棒材等材料的检测中不适合使用射线。

射线能够得到缺陷部位清晰的照片，对缺陷位置的大小计量也是很精确的，检验得到的结果能够很具体的登记，能够长期留存。这种措施对存在的气孔以及夹渣能够很容易检测出来，但是对裂缝没有融合的情况，假如照相位置不合适等，就比较容易漏掉。还有这种方法检测不了太厚的材料，并且检测费用昂贵、速度不快，对人体有副作用甚至一定的危害，要做好安全防护措施。

2.2 超声波检测

超声检测（Ultrasonic Testing，UT）是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。

超声检测既可用于检测焊缝内部埋藏缺陷和焊缝内表面裂纹，还用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。

这种措施穿透能力较大，例如在钢中的有效探测深度可达1米以上，探伤灵敏度较高，并可测定缺陷的深度和相对大小，设备轻便，操作安全，对人体没有副作用。但是这种措施不易检查形状复杂的工件，要求被检查的表面有一定的光洁度。还有这种措施对存在不足的地方定性、定量等表述不清楚。

2.3 磁粉检测

磁粉检测（Magnetic Testing，MT）是基于缺陷处漏磁场与磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。

在检验生产压力容器是以铁磁为生产材料的时候，对这种容器品质的检测掌控、商品品质检测还有在运行中检测其是否有毛病时都使用磁粉检测措施，对被检工件进行磁化后，利用工件表面漏磁场吸附磁粉的现象，判断是都存在缺陷。

这种磁粉检测措施长处是检测费用低、高效率、灵敏度强。短处在这种检测方式只适合铁磁材料，对被检测件的表面光滑度要求高。

2.4 渗透检测

渗透检测（PenetrantTest，PT）是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷。

渗透检测可广泛应用于检测大部分的非吸收性物料的表面开口缺陷，如钢铁，有色金属，陶瓷及塑料等，对于形状复杂的缺陷也可一次性全面检测。伴随着在压力容器检查方法中渗透检查措施的普及使用，一定要采取适合的检查方法以及渗透剂、规范试块还有受检测物体适合的试块，选择恰当的渗透检查措施规范等提升其检查效果。

这种检测方式操作方法简易、费用低、缺陷位置能够准确的显示、检查灵活度强，不受被检工件结构以及材质限制，无论结构再复杂的工件，只需一次渗透检测，就可以同时检查开口于表面的所有缺陷。但是渗透检测无法或难以检查多孔的材料，对工件或者环境都会产生一定程度的影响。渗透检测措施在检测表面是不是具有细小缺陷的时候比射线检测措施的效果还高，而且还能够检测到磁粉检测没有办法检测到的位置。

2.5 声发射检测

声发射检测，材料中因裂缝扩展、塑性变形或相变等引起应变能快速释放而产生的应力波现象称为声发射。并且弹力波能够反射出容器的一些特征。伴随固体材料在断裂时释放储存的能量产生的弹性波进行检测，声发射检测是一种动态无损检测措施。

压力容器处在高温高压的环境中工作，材料会因为疲劳、腐化等情况形成裂

缝缺陷。这些缺陷的出现、成长直到出现裂缝时都会发出不同的信号，按照发出的这些信号规模能够确定是不是有裂缝出现、裂缝的大小情况。

声发射检测措施是动态的，而X射线检测和超声波检测等这些常用的检查措施是静态的。声发射检测时发出的信号是经过外部条件形成的，检测很敏感度高，能够检查出存在的微米数量的缺陷的形成、成长趋势等，检查的灵活性高。还有，由于很多材料自身都有声发射特质，因此这种检测方式不会因材料材质问题受到约束，能够长久持续的跟踪缺陷的变化情况。

2.6 磁记忆检测

磁记忆检测方法就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无损检测方法，其本质为漏磁检测方法。

压力容器设备在工作时受到压力、环境、载体等原因产生的作用，比较容易在受力情况最严重的地方出现因受力而产生的缝隙或者缺陷，在高温环境工作的压力容器还会出现蠕变损害。磁记忆检测措施能够准确、可靠的探测压力容器以应力集中为特征的位置进行扫描。能够发现连接部位存在的应力严重区域，再对这些地方的表面使用磁粉检测措施、内部使用超声检测措施、硬度测验或者分析材料组织中化学成分、晶体结构和物理性能等，能够发掘在表面、内部以及材料的缺陷。

磁记忆检测措施对受检测工件的表面光滑度没有要求，不用安装特殊的装备器材，灵敏度较高。磁记忆检测措施可以检测出这部分缺陷是弹性还是塑性变形，可以判断出工件表面滑动部位以及出现应力缺陷的位置，还能够判断出缺陷部位的趋向，判断裂缝是不是会继续成长。这是在声发射检测技术之后再次使用工件本身反射出的消息开展检查的措施，不仅能够检测出早期存在的缺陷，还能够根据工件变形的情况，找出为什么产生变形的原因。但现在这种检测方式还不能独立对工件的缺陷进行确定，在实际使用过程中，一定要借助其他的检测方式。

3 结束语

作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤（NDI），到无损检测（NDT），再到无损评价（NDE），并且向自动无损评价（ANDE）和定量无损评价（QNDE）发展。相信在远的将来，新生的纳米材料、微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。

参考文献

[1]魏锋，寿比南，等.压力容器检验及无损检测[M].化学工业出版社，2003.

[2]王自明.无损检测综合知识[M].机械工业出版社，2005.

[3]沈功田，张万岭，等.压力容器无损检测技术综述[J].无损检测，2004.