摘要：随着经济的发展和社会建设水平的快速提升，各行各业都在不断的推出新的产品，对安全质量效益需求也越来越高，希望由此来获得更好的经济增长，同时在很大程度上，对国家的综合发展起到了良好的积极作用。压力容器是一种能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛，它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。以下笔者结合实际，对在用压力容器无损检测技术的原理及应用要点进行分析。
关键词：压力容器；无损检测技术；原理；应用
本文主要对表面无损检测技术的基本原理进行概述，着重探讨了日常实践工作中表面无损检测技术的实际应用，以期对从事检验检测工作的人员起参考作用。
一、无损检测（Nondestructive Testing，NDT）技术的概述
无损检测技术是在现代科学技术基础上应运而生且不断发展的一门检测技术。它能够在“无损”状态下，即不破坏设备的使用功能，通过物理或化学方法，借助先进的技术和设备，对压力容器等设备表面和内部产生的缺陷等检测，并且能够对所检测出的缺陷的相关信息如缺陷性质、分布情况和数量多少等进行综合分析判断和评估，从而全面分析设备的安全性能。无损检测技术的正确运用对压力容器失效的预测和预防具有重要意义。
二、表面无损检测技术的原理
目前，无损检测技术的应用十分广泛，已成为压力容器制造和使用、维修和改造以及检验和检测等诸多环节中不可或缺的部分。无损检测技术运用在压力容器检验中，分为表面缺陷检测和埋藏性缺陷检测。其中，对于使用环节中的在用压力容器，表面无损检测（Surface Testing）技术是一项能确保压力容器安全使用的最有效的常规检测技术。《固容规》中规定，金属压力容器定期检验项目中，针对表面缺陷的检测主要有磁粉、渗透检测这两种方法，并且是定期检验的主要项目之一。压力容器内部埋藏性缺陷通常是在制造过程中产生的。在我国现有设计制造标准规范要求下，埋藏性缺陷产生几率越来越小。射线、超声检测针对埋藏性缺陷的检测，更多用在制造环节（包括维修改造）。而在使用环节对在用压力容器进行定期检验，也只是在特定情况下进行。比如，检测中发现存在表面裂纹、几何尺寸存在制造超标缺陷、使用部位有应力集中和使用中曾经发生过泄漏等特殊情况下，才需使用射线或超声检测。从这些方面也可以看出，表面无损检测对在用压力容器检验检测的实际意义和重要性。
（一）磁粉检测原理
磁粉检测（Magnetic Particle Testing，MT）主要是利用磁力作用，通过对被检工件施加外加磁场使其磁化。如果在工件的表面或近表面存在缺陷，将使磁力线发生局部畸变形成一个漏磁场。此时，在漏磁场上施加磁粉，磁粉和漏磁场会产生磁相互作用，在合适的光照条件下形成目视可见的磁痕。
（二）渗透检测原理
渗透检测（Penetrant Testing，PT）是利用液体的毛细现象和固体染料在一定条件下发光现象的原理。首先，在被检工件表面施加渗透剂（荧光染料或着色染料），经过毛细作用，在一定时间内渗透剂渗入表面开口的缺陷中；然后，利用去除剂将表面多余的渗透液清除干净；最后，使用显像剂，同样在毛细作用下将已经渗入缺陷中的渗透剂回渗到存在颜色反差的显像剂中，并在一定光源下显现缺陷痕迹。
三、表面无损检测技术在压力容器检验中的实际应用
在使用过程中，压力容器容易产生的缺陷按其破坏形式，主要有以下四种情况：一是腐蚀减薄，分为电化学腐蚀和化学腐蚀；二是环境开裂，分为应力腐蚀开裂、氢致开裂和晶间腐蚀开裂三种开裂方式；三是材质劣化；四是机械损伤，分为各种疲劳和高温蠕变等。以上所述的破坏形式，除了腐蚀减薄可以通过宏观检查和壁厚测定方式来检验以外，表面无损检测是对其余的环境开裂、机械损伤和材质劣化三种破坏形式检验有效性最高且是常规检验的必须项目之一。由此可见，表面无损检测对于压力容器定期检验工作具有重要性和必要性。
（一）从事检测的人员要求
目前，无损检测人员已经纳入《中华人民共和国职业分类大典》中的“特种设备检验检测工程技术人员”职业序列。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了加强特种设备检验检测人员的监督管理，保证特种设备检验检测工作质量，按照《中华人民共和国特种设备安全法》、国务院《特种设备安全监察条例》及《特种设备检验检测人员监督管理办法》的规定，无损检测技术人员必须经过专门的考试机构组织专门培训和考核后，取得相应的资格才能承担相应的工作。除了需要掌握无损检测相关标准和相关基础知识外，无损检测人员还需具备丰富的实践经验和熟练的操作技能。要熟练掌握各类无损检测技术的应用范围、使用方法、各自特点以及使用局限等，根据不同检测对象选用合适的无损检测技术。在压力容器的生产、使用和检验各个环节中，无损检测人员具有重要作用，又因在特种设备行业中的特殊性，常被称为“设备医生”。在进行压力容器检验工作时，根据检测对象的材料和几何构造的不同，主要采用磁粉检测和渗透检测两种表面无损检测方法。表面无损检测的其他方法如涡流检测，是利用电磁感应原理，显示缺陷用记录仪、示波器和电压表，但缺陷显示不直观，缺陷性质难以判断且灵敏度不高，所以在常规检验中较少使用。
（二）磁粉检测和渗透检测各自的特点
磁粉检测能检测出铁磁性材料制造的设备表面开口缺陷和近表面缺陷，如压力容器使用过程中产生的各种疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹等缺陷。它的特点是缺陷显示直接，容易观察、缺陷性质可以大致判断、较高的检测灵敏度和检测速度比较快，且在实际应用中的检测效果也较好。它的局限性在于难以检测几何结构复杂的工件，不能检测非铁磁性材料工件。
渗透检测容易检出金属材料制造压力容器存在的表面开口缺陷，如表面裂纹、气孔等缺陷。特点是缺陷显示直接容易观察、缺陷性质能大致确定、灵敏度较高、一次操作可对多个检测对象同时进行检测，效率高且不需要水和电，特别适合在设备现场进行检测，且检测时不受设备几何形状和缺陷方向的影响。另外，渗透检测在检测表面细微裂纹时，灵敏度要高于射线检测。它的局限性在于只适合检测非多孔性材料的表面开口缺陷。
（三）压力容器常用表面无损检测典型方法介绍
1.磁粉检测
对在用压力容器进行检测的主要目的，是为了检查容器在使用过程中是否产生危及安全的疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。重点检测容易出现问题的部位，即结构突变部位、应力集中部位、承受交变载荷部位、异种钢连接部位、使用中发生机械接触损伤部位的焊缝及热影响区。主要有以下几种检测方法。
磁轭法多用于检测接焊缝和角焊缝。优点是：检测灵敏度较高；改变磁轭操作方向，可发现不同方向的缺陷显示；便于携带，操作灵活方便，十分适于现场检测。不足：对复杂结构的检测较为困难；检测效率不高，一次检测区域较小，对防漏检同一区域需要进行两次不同方向的检测；检测时需要接触良好，要尽量减少间隙对检测的影响。交叉磁轭法对在用压力容器对接焊缝检测较为普遍，特别是随着技术的发展，交叉磁轭探伤仪已实现检测时不需外接电源、体积小、重量轻、荧光和白光检测可调，极大地方便了现场检测工作。在检测区域以内，交叉磁轭法对不同方向的缺陷通过一次检测都能检测出来，且检测的灵敏度和效率很高。但是，交叉磁轭法对检测的现场条件要求较高，四只磁极要求与工件贴合紧密。检测规范要求它们之间的间隙不得大于0.5mm。对于非平面工件，操作起来较困难，容易造成漏检，所以检测时需要特别注意。触头法常用于检测压力容器的对接焊缝、T型焊缝、角焊缝及其热影响区等。它的主要优点是现场检测灵活方便、检测灵敏度较高，缺点是效率不高，一次检测区域较小，同磁轭法一样同一区域需要进行两次不同方向的检测，接触不良容易引起工件过热和打火烧伤。因此，这种方法不适宜对盛装易燃易爆介质压力容器进行内部检测，也不适宜对材料光洁度要求极高的工件进行检测。
2.渗透检测
现在对在用压力容器进行现场渗透检测时采用最多的方法是ⅡCd溶剂去除型着色渗透检测法。该方法主要适用于焊缝及其热影响区，以及表面光洁的工件检测，对大型容器的局部检测效率非常高。
其主要优点有设备材料简单，携带方便；使用压力喷灌，操作方便；检测速度快，应用范围广泛；适用于外部以及大型零部件的局部检测；能检查出非常细小的裂纹；可在现场无水电的情况下进行检测。缺点是所用材料低毒、易燃易挥发，设备内部检测时需保持良好的通风条件并做好防护措施；在去除渗透剂工序时如果清洗过度容易将浅而宽缺陷中的渗透剂洗掉，造成对这类缺陷的漏检。由于对表面粗糙的工件进行去除这道工序十分困难，因此，渗透检测不适宜对表面粗糙的工件进行检测。
四、总结
无损检测技术在压力容器上的应用，对提高压力容器产品质量，保障压力容器安全运行，防范事故风险，具有重要意义。本文对无损检测技术的原理及应用实践展开讨论，现阶段的技术操作，比较符合预期。日后，应继续在无损检测技术方面开展深入的探讨，不断的加强技术体系的丰富处理，要坚持从长远的角度出发，最大限度的提高技术的可靠性、可行性。
参考文献
[1]张曙光,邵建华.无损检测技术在海洋工程中的应用[J].无损检测,2014,36(05):69-72.
[2]马保全,周正干.航空航天复合材料结构非接触无损检测技术的进展及发展趋势[J].航空学报,2014,35(07):1787-1803.
[3]彭彦昆,张雷蕾.农畜产品品质安全高光谱无损检测技术进展和趋势[J].农业机械学报,2013,44(04):137-145.
论文作者:解小燕
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/4
标签：缺陷论文; 压力容器论文; 表面论文; 检测技术论文; 工件论文; 渗透剂论文; 裂纹论文; 《防护工程》2019年12期论文;