浅谈压力容器无损检测

徐　林　刘　卫　吴　婧

（中国核动力研究设计院第四研究所，四川 成都 610041）

【摘　要】以阐述无损检测技术的重要性，不断提高工作效率为目的，通过对压力容器的原材料、制作过程中及使用过程中的无损检测进行了详细地分析和阐述，保证了压力容器安全性的同时，也促进无损检测技术的不断发展。

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关键词 压力容器；无损检测；原材料

1　针对压力容器原材料的无损检测

压力容器的安全及质量是非常重要的，所以，为保证其安全性和质量，无损检测要从压力容器的使用原材料开始抓起，进行有效的质量控制。管材、金属板材、锻件和铸件等是压力容器使用的原材料，进行无损检测时要针对材料的制作工艺和几何形状的不同特质选择相应的无损检测技术。

1.1　管材的无损检测

压力容器用管材主要应用在换热器的制造上，它包括无缝钢管、焊接钢管、铜及铜合金管、铝及铝合金管、钛及钛合金管等。

（1）无缝钢管：主要检测纵向缺陷，采用液浸法或接触法超声波检测。液浸法检测使用线聚焦或点聚焦探头，接触法检测使用与钢管表面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头。

（2）所有类型的金属管材都可用涡流检测法探测其表面和近表面缺陷。铁磁性钢管一般用外穿过式线圈或放置式线圈检测；

（3）非铁磁性材料的管材口径较小时，一般用于外穿式线圈检测。

1.2　金属板材的无损检测

压力容器筒体和封头在制造时通常用到金属板材，金属板材包括：钢板、双相钢板、不锈钢板、钛及钛合金板材、铝及铝合金板材等。所有压力容器的制造标准或规范都有明文规定：当压力容器在所处不良环境（如腐蚀、剧毒、高压等），必须将每张金属板材都进行超声检测。所选探头为单晶或双晶直探头，当金属板材在冶炼和轧制过程中出现缺陷（如产生的分层、白点和裂纹等），均能被探头探测清楚。此外，如过钢材的面积过大，则需采用充水耦合探头进行检测。

1.3　钢锻件的无损检测

压力容器用钢锻件主要包括接管、法兰、管板和圆筒等。通常采用超声波法检测锻件中的危害性冶金缺陷。用纵波直探头对加工过程中的实心锻件进行检测，用横波斜探头对内外径之比<80%的环形或筒形锻件进行周向检测。

1.4　铸件的无损检测

常用的压力容器铸铁件为造纸用烘缸。为了检查几何形状有变化、截面厚度不均匀铸铁件的铸造质量，通常采用射线检测来发现铸件内缩孔、疏松及热裂等缺陷。

２　压力容器制造过程中的无损检测

2.1　超声波检测

压力容器壳体厚度大于8毫米、大口径接管与壳体的对接焊缝内部缺陷都由超声检测法完成。A型脉冲反射式超声波探伤仪、2.5或5MHz频率的探头是较为常用的检测方法。电子相控阵探头和衍射波时差法（TOFD）双探头的使用不仅可提高焊缝检测的效率，还能解决焊缝缺陷测深定高及缺陷定性分类等难题。

2.2　表面检测

磁粉或渗透方法通常用于压力容器制造时钢板坡口、角焊缝和对接焊缝的表面检测，也用于大型锻件等加工后的表面检测。钢板和焊缝表面一般采用便携磁轭式磁粉探伤机进行磁粉检测；圆筒形锻件或无缝气瓶机加工后的表面通常采用床式磁粉探伤机进行磁粉检测。渗透检测用于不锈钢和有色金属坡口以及焊缝表面开口性缺陷的检测。作磁粉或渗透检测时，光照条件应至少为500 lx。

2.3　射线检测

射线检测方法适用于压力容器壳体或接管对接焊缝内部缺陷的检测，使用的射线探伤设备包括X射线探伤机、γ射线源和电子直线加速器。

2.4　压力容器耐压试验的声发射检测

压力容器制造完成后，最终都要进行以水、油或空气为介质的耐压试验，以考核和确认压力容器的安全质量。对一些特殊要求的压力容器，在水压试验时还同时进行声发射监测，以检测压力容器在水压过程中可能出现的缺陷开裂、裂纹萌生与扩展，并对压力容器的结构完整性进行评价。

３　使用中压力容器的无损检测

3.1　表面检测

此方法普遍应用在压力容器停产进行的内外部检验中。表面检测的部位为压力容器的对接焊缝、角焊缝、焊疤部位和高强螺栓等。铁磁性材料一般采用磁粉法检测，内部由于照明不好，采用荧光磁粉法检测，外部采用湿式黑磁粉法检测，铁磁性材料的角焊缝用磁粉检测无法进行时也采用渗透法检测。非铁磁性材料采用渗透法检测，内部采用荧光渗透法检测，外部采用着色渗透法检测。

3.2　涡流检测

对于在用压力容器，涡流检测主要用来检测换热器换热管的腐蚀状态和焊缝表面裂纹。通过探头，非铁磁换热管采用常规涡流检测技术的检测，铁磁性换热管运用远场涡流检测技术，以检测换热管内外部腐蚀引起的穿孔、蚀坑以及壁厚均匀减薄等缺陷。使用电流磁敏感探头涡流电流检测技术来检测产生表面裂纹的焊接，运用这种技术允许焊缝表面粗糙或具有一定厚度的涂层，因此可在运行压力容器的焊缝表面裂纹进行快速检测；也在停产时对压力容器与内部和外部测试首先用了这种技术快速测定焊缝，磁粉或渗透对可疑的点进行复验，并确定具体的表面裂纹的大小和位置。

3.3　X射线检测

X射线检测方法常用于施工现场采用厚度较小的压力容器对焊接缝内部埋藏缺点的检测，板材较薄无法采用超声检测，通过X射线检测可在不高的管电压下进行检测易于操作。192Ir或75Se等同位素进行γ射线照相常用于人无法进入的压力容器及无法采用超声检测的多层包扎压力容器和球形容器。另外，对超声检测发现缺陷的复验也多采用射线检测，以此来进一步确定缺陷的性质，为缺陷返修提供依据。

3.4　超声波检测

在检测接焊缝内部埋藏缺陷和压力容器焊缝内表面裂纹时，超声波检测是首选。其优点是超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，且与射线相比对人无伤害，因此在在用压力容器检验中得到广泛使用。即使压力容器的外部有保温覆盖层，也能实现从内部检测焊缝外表面裂纹。另外，压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹检测也可使用此方法。超声波检测法的另一特点是可测出焊缝内缺陷的自身高度，这对在用压力容器检验中的缺陷安全评定是必不可少的。

3.5　漏磁检测

漏磁检测技术主要能检查压力容器表面可能出现的电腐蚀状态，即使带有油漆也能扫描检测到。部分压力容器内部检查人们无法进入，且有些结构即使使用内窥镜也无法做到，而超声波测厚也发现不了电腐蚀的分布情况，所以，漏磁检测技术是最好的选择。

４　总结

综上所述，压力容器无损检测技术是一种是符合科技发展需要、及多种无损检测于一身的新型的检测技术。它通过不断的发展最终形成现在最强的探测技术。而随着检测市场的发展，压力容器无损检测技术被越来越多的应用于各个领域中，且各式各样的检测种类也大大提高了检测的准确性，在有效保证了压力容器的安全性的同时也提高了工作的效率。由于压力容器无损检测技术具有无损的优点，所以，还能帮助高科技含量的科技技术突破屏障，获得更好的进展，也预示着世界正在以飞速的速度前进。未来的发展离不开高科技技术的支撑，新型材料的不断推出，促进无损检测技术也将迎来新的发展空间，届时，新的工业时代将为人们带来更加富足便捷的生活。

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［责任编辑：邓丽丽］