蔡占河
菏泽市产品检验检测研究院 山东省菏泽市 274000
摘要：近年来，随着社会的进步，经济建设脚步平稳推进，工业领域中科学技术手段不断推陈出新。压力容器在工业领域中应用最为广泛，具有非常重要的地位与作用。对于压力容器的检验检测，无损检测技术应用最为普遍，鉴于此，本文通过对压力容器检验检测中四种常见无损检测技术的应用进行阐述，仅供借鉴参考。
关键词：压力容器检验检测；无损检测技术；综合应用?
引言
无损检测技术是第二次世界大战后迅速发展起来的一门新兴的应用技术学科。由于该技术能在不损伤被检物使用性能、用途及形态的条件下实现检测，可以用于发现材料或工件内部和表面所存在的缺陷、能测量工件的几何特征和尺寸、能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等，因此在工业生产、科学研究、生物工程、医学等广大领域获得极大的重视和迅速发展。
在现代工业中压力容器是必不可少的特种设备，注重无损检测技术在压力容器检验中的综合应用，有利于压力容器的现场检验检测工作开展，有利于提高压力容器的缺陷检出率，有利于压力容器安全状况等级评定，有利于确保压力容器检验检测工作高效性，从而满足压力容器安全使用要求。因此，压力容器检验检测人员需要在了解各种无损检测技术特点的基础上，将其正确应用于压力容器检验检测中，并对该方法作用下的压力容器检验检测效果进行科学评估，促使其检验检测水平在长期的实践中得以不断提升。在此基础上，压力容器检验人员能够丰富压力容器检验技术手段，最大限度地满足其检验工作有效开展要求。
1、压力容器检验中的无损检测技术
1.1无损检测技术在压力容器检验中应遵守的原则
常规无损检测技术主要包括射线检测、渗透检测、磁粉检测以及超声波检测等，其中每种检测技术都有自己的优点和能力范围，也都有自己的局限性，故作为压力容器检验检测人员，应全面了解各无损检测技术的使用原则。在选择检测技术时，要根据压力容器材质、使用工况及相关标准、安全技术规范要求选择一种或多种检测技术。在选择检测技术时，要遵守以下3项原则：一是选用最适当的无损检测方法。在进行压力容器检验检测前根据检验方案明确检测目的和要求，然后选择与之相适应的最佳检测方法。二是正确选用实施无损检测的时机。例如，要检查高强钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测就应安排在焊接完成 24 h 以后进行。要检查热处理后是否发生再热裂纹，就应将无损检测放在热处理之后进行。三是综合应用各种无损检测方法。一般来说，当检测铁磁性材料压力容器表面裂纹的时候就可以不首先选用射线检测、超声检测和渗透检测，而是优先选择是磁粉检测；当检测压力容器焊接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和坡口未熔合等缺陷时应优先选用射线检测；当检测大厚度（100mm以上）压力容器焊接接头中存在的缺陷时应优先选用射线检测；而渗透检测仅能检测压力容器焊接接头表面开口缺陷。
1.2无损检测技术在压力容器检验中的重要性
在现代化工业（特别是石油化工、煤化工）的快速发展下，无损检测技术在现代工业中压力容器的检验检测中应用越来越广泛，在各式各样的压力容器中占据了十分重要的地位。即使是设计和制造质量完全符合规范要求的压力容器，在经过一段时间使用后，也有可能发生破坏事故。这是由于苛刻的运行条件使设备状态发生变化，例如由于高温和应力的作用导致材料蠕变；由于温度、压力的波动产生交变应力，使设备的应力集中部位产生疲劳；由于腐蚀作用使壁厚减薄或材质劣化等等。上述因素有可能使设备中原来存在的，制造规范允许的小缺陷扩展开裂，或使一设备中原来没有缺陷的地方产生这样或那样的新生缺陷，最终导致设备失效。为了保障使用安全，对在用压力容器必须定期进行检验，及时发现缺陷，避免事故发生，而无损检测就是在用压力容器定期检验的主要内容和发现缺陷最有效的手段。
总之，压力容器应用无损检验技术的优势十分明显：一是在压力容器中应用无损检测能够快速、准确获得该设备存在的缺陷，进而准确判断其安全状况等级，防止出现安全事故，从而降低设备的风险等级；二是实现压力容器顺利开展检测工作，有利于增加生产企业的经济效益，促进企业的可持续发展；三是定期对压力容器进行检验检测有助于第一时间得知设备安全状况，避免事故发生，整体降低设备安全使用成本。
2、无损检测技术的特征
2.1超声波检测技术
压力容器超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。用于检测的超声波，频率为 0.4～25 MHz，其中用得最多的是 1～5 MHz。在超声检测中，有根据缺陷的回波和底面的回波进行判断的脉冲反射法；有根据缺陷的阴影来判断缺陷情况的穿透法；还有根据由被检物产生驻波来判断缺陷情况或者判断板厚的共振法。目前用得最多的方法是脉冲反射法。超声信号显示方面，目前用得最多而且较为成熟的是 A 型显示。
超声检测的能力范围：
（1）能检测出原材料（板材、复合板材、管材、锻件等）和零部件中存在的缺陷；
（2）能检测出焊接接头内存在的缺陷，面状缺陷检出率较高；
（3）超声波穿透能力强，可用于大厚度（100mm 以上）原材料和焊接接头的检测；
（4）能确定缺陷的位置和相对尺寸；
超声检测的局限性：
（1）较难检测粗晶粒原材料和焊接接头中存在的缺陷；
（2）缺陷位置、取向和形状对检测结果有一定的影响；
（3）A 型显示检测不直观，检测记录信息少。
2.2射线检测技术
射线的种类很多，其中易于穿透物质的有 X 射线、γ 射线、中子射线三种。这三种射线都被用于无损检测，其中 X 射线和 γ 射线常应用于锅炉压力容器压力管道焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。射线检测是工业无损检测的一个重要专业门类。
射线检测最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。按照不同特征（例如使用的射线种类、记录的器材、工艺和技术特点等）可将射线检测分胶片射线检测、射线数字成像检测等多种不同方法。在压力容器检验检测中，射线检测是指 X 射线或 γ 射线穿透试件，以胶片作为记录信息器材的无损检测方法，该方法是应用最广泛的一种最基本的射线检测方法。
射线检测的能力范围：
（1）能检测出对接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和坡口未熔合等缺陷；
（2）能检测出铸件中存在的缩孔、夹杂、气孔和疏松等缺陷；
（3）能确定缺陷平面投影的位置、大小以及缺陷的性质；
（4）射线检测的穿透厚度，主要由射线能量确定。
射线检测的局限性：
（1）较难检测出厚锻件、管材和棒材中存在的缺陷；
（2）较难检测出 T 型焊接接头和堆焊层中存在的缺陷；
（3）较难检测出焊缝中存在的细小裂纹和未熔合；
（4）当被检设备直径较大采用 r 射线源进行中心曝光法时较难检测出焊缝中存在的小缺陷；
（5）较难检测出缺陷的自身高度。
2.3渗透检测技术
渗透检测是一种以毛细作用原理为基础的检查表面开门缺陷的无损检测方法。其原理是：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间，渗透液能够渗进表面开口的缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中。在 一定的光源（紫外线光或白光）下，缺陷处的渗透液痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。
渗透检测主要特点是：
（1）渗透探伤可以用于除了疏松多孔性材料外任何种类的材料。
（2）形状复杂的部件也可用渗透探伤，并一次操作就可大致做到全面检测。工件几何形状对磁粉探伤影响较大，但对渗透探伤的影响很小。对因结构、形状、尺寸不利于实施磁化的工件，可考虑用渗透探伤代替磁粉探伤。
（3）同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测。为保证缺陷不漏检，磁粉探伤需要进行至少两个方向的磁化检测，而渗透探伤只需一次探伤操作。
（4）不需要大型的设备，可不用水、电。对无水源、电源、或高空作业的现场，使用携带式喷罐着色渗透探伤剂十分方便。
（5）试件表面粗糙度影响大，探伤结果往往容易受操作人员水平的影响。工件表面粗糙度值高会导致本底很高，影响缺陷识别，所以表面粗糙度值越低，渗透探伤效果越好。由于渗透探伤是手工操作，过程工序多，如果操作不当，就会造成漏检。
（6）可以检出表面开口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检出。
2.4磁粉检测技术
磁粉检测的原理：铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍；如果材料中存在不连续性（包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成的不连续性），磁力线便会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。
磁粉检测的能力范围：
能检测出铁磁性材料中的表面开口缺陷和近表面缺陷。
磁粉检测的局限性：
（1）难以检测几何结构复杂的工件；
（2）不能检测非铁磁性材料工件。
结语
每种检测技术本身都有局限性，不可能适用于压力容器的所有缺陷。为了提高压力容器检验检测结果的可靠性，必须在检测前正确选定最适当的无损检测技术。在选择中，既要考虑被检物的材质、结构、形状、尺寸，预计可能产生什么种类、什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生；还要考虑无损检测技术各自的特点。另外，在实际应用过程中，如果选择单一的无损检测方法，很难起到理想的应用效果。所以，在实际进行压力容器的检验检测时，还应当注意无损检测方法的综合运用，对于不同检测方法进行互相弥补，从而提高压力容器的检验检测质量。
参考文献
[1] 《压力容器检验》 强天鹏 主编
[2] 《超声检测》 郑晖、林树青 主编
[3] 《磁粉检测》 宋志哲 主编
[4] 《渗透检测》 胡学知 主编
[5] 《射线检测》 强天鹏 主编