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压力容器无损检测技术的运用

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当今许多行业的生产企业在制造产品的过程中者在使用液氮、液氢、压缩空气等特种设备,为了保证安全生产,这此压力容器需要被定其检测,在检测过程中通用的无损检测方法有射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测等,而新型的无损检测技术还囊括了激光全息无损检测和声发射检测等,这些方法适用于检测不同种类的压力容器,本文接下来就对其工作原理及其应用范围作以介绍。在科技水平和工业技术快速发展的今天,某此生产、实验过程会对材料和压力容器的质量要求提升,因此,一些压力容器所使用的原材料就会逐渐被提升为使用具有耐高温、高强度、抗切割等性能的材料。这些材料性能特殊、生产和加工的工艺、价格高昂,因此就提升了对其使用安全性的要求,需提高此类压力容器特别是承压压力容器的使用可靠性,因此就要对其进行严格的无损检测。

1无损检测方法

无损检测是指在不破坏试样的前提下,通过物理的方法或者通过化学的方法,凭借先进的检测技术,对压力容器等的结构、内部和表面的试样性能、状态进行检测和试验的方法。较为常用的检测方法有射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测、激光全息无损检测和声发射检测等无损检测技术和新型检测技术。接下来,本文将对其进行介绍:

1.1射线检测

射线探伤技术常用在检测压力容器是否有存在的气孔、密孔、夹渣、熔接和焊缝未熔透等缺陷的可能,对于人体不便进入进行检测及不能用超声波检测的单层、多层、球型压力容器也可使用此方法,但不适用于锻件、管材、棒材的检测,也不适用于锻件、管材、棒材的检测。射线探伤可以获得存在的缺陷的视觉图像,它对缺陷的长度和宽度的测量更为精确,其结果也更为直观且益于长期保存。该方法对体积缺陷(气孔和夹渣)检测率高,但体积缺陷在摄影角度不佳时易泄漏。另外,该方法不适用于较厚的工件,具有检测成本高,速度慢,对人体有害,需要特殊保护的不足之处。

1.2超声波检测

超声检测是通过利用超声波在介质中传播过程中会产生衰减的特性来检测压力容器中的缺陷。这种检测方法可用于检测压力容器焊缝中的缺陷,检测其内表面的裂纹,也可用于检测高压螺栓中可能出现的裂纹。这种方法具有检测灵敏度较高、穿透力强、检测效率高、成本低等优点。与此同时,这种检测仪的体积小巧,便于携带和手持操作,且对人无害。但这种方法检测出的结果对缺陷的定性和定量表征的体现是不准确的。

1.3磁粉检测

磁粉探伤是基于磁场与磁粉相互作用的无损检测方法。在铁磁材料为原材料的压为容器的检验、制造和安装的过程中,可以采用这种检测方式来进行质量控制,通过质量检验和缺陷修复来监测生产过程,发现钢铁类、磁性材料表面和近表面可能存在的裂纹、折叠、切割等缺陷,确保产品质量合格。磁粉探伤的灵敏度高、速度快、成本低,但是只适用于磁性材料,而且其检测结果有时会受压力容器或其他工件的形状和尺寸影响。

1.4渗透检测

渗透检测源于毛细管现象,这种方法是将渗透液渗入压力容器表面,用显像剂查看清理后工件表面是否存在开放缺陷的方法。常用于除多孔疏松的材料外如钢、有色金属、塑料等材料的压力容器的表面开口缺陷。这种检测方法操作容易,显示缺陷方式直观,缺陷检测灵敏度高,可接受的材料范围宽,因此,每次检测缺陷的显示面宽,适于用在对复杂形状零件进行全面检测。然而,它只可用来检测材料表面的开口缺陷,不适合检测多孔材料,同时这种方法也会污染工件和工作环境。

1.5声发射检测

声发射检测是通过检测压力容器使用的材料在受力时产生的应力波来确定容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。压力容器在高温和高压条件下由于材料的疲劳和腐蚀而开裂。在裂纹形成、扩展和开裂过程中,发射出不同尺寸的声发射信号。根据声发射信号的大小,可以检测到裂纹,并确定裂纹扩展的程度。声发射信号是在外界条件下产生的,它们对缺陷的变化很敏感,检测灵敏度很高。它们可以以微米量级检测微裂纹的产生和传播的信息。另外,由于许多种类的材料均具有声发射的特性,因此,可以说声发射检测几乎不受材料种类的限制,可以用于长期监控缺陷,对缺陷进行超限报警。

2无损检测技术的主要应用

2.1射线检测技术的应用

射线检测的原理是在光线入射在压力容器上时,射线光子会同压力容器的原子相互作用,对射线吸收、散射,从而导致了射线强度的衰减,与射线能量的衰减。这种检测方法与材料的性质、厚度、密度密切相关,密度或厚度越大,衰减越大。如果工件上有空洞,则通过缺陷的射线强度就越大,而其曝光也会相应增加,从而达到内部质量检测的目的。这种技术早在石油工业中就被用来分析钻井岩芯。在航空业中,用来检验和评价复合压力容器人材料和复合结构;用来检验和评价一些制造过程中的压力容器件;用来检验和评价航空发动机燃烧室外套质量融合缝焊缝检测,判断是否有各种焊接缺陷检测内部缺陷;用来检验和评价压力容器、发动机铸造、焊接叶片的孔类、裂纹类、夹杂类缺陷。

2.2超声检测技术的应用

超声检测是目前复合材料和焊接结构是最重要和最广泛使用的无损检测方法,可以分层的复合结构,测量剥离,气孔,裂纹,冲击损伤和焊接结构的焊深不足、夹杂、裂纹、气孔等缺陷,缺陷定量精准。该技术现已广泛应用于金属材料及零部件质量的在线监测和产品检测。如钢板、管道、焊接鞋、堆焊层、复合层、压力容器及高压管道、轨道车辆零部件、棱镜组件和集成电路引线检测等。由于T型接头焊缝的特殊结构,焊缝应采用纵波与横波相结合的检测方法。该方法不仅可以发现不同方向的缺陷,而且可以减少盲区,避免丢失,提高了缺陷判定的准确性。

2.3磁粉检测的应用

当材料或压力容器受到磁化时,如果压力容器部件表面或近表面发生裂纹或冷分离,就会形成漏磁场。漏磁场将吸引和集中在检测过程中应用的磁性粒子形成缺陷显示,使得材料或工件的缺陷可以很容易地用肉眼或其他观察方法检测到。常用于在检测机车车辆工艺中的检测以及压力容器定期检验首选的无损检测。

2.4液体渗透检测的应用

液体渗透探伤是一种古老的探伤技术。它以油白色粉末为基础,广泛应用于钢制压力容器的质量检验,特别是铁路系统。渗透剂为黄绿荧光色或红色,着色渗透剂对狭窄缝隙具有较好的渗透性,经处理后可放大显示探伤痕迹,以便合理评价。常用于化工检修、机车车辆工艺的检测、锅炉管道焊缝的检测。

3无损检测的新技术发展及应用

3.1激光全息无损检测

激光全息探测是利用激光全息技术探测压力容器表面和内部缺陷。它的基本原理将激光在外荷载作用下,造成局部变形,变形程度与缺陷情况直接相关,因此可以通过观察全息图和比较不同外载录表面变形和变形程度,来观察、分析和判断物体内部是否存在缺陷。

3.2声发射检测

声发射测试的基本原理是通过外界条件的作用使物体发出声音,根据压力容器的声音推断物体的状态或内部结构的变化。物体发出的每个声音信号都包含反映物体内部或缺陷的性质或状态的信息。声发射检测是对这些信号进行接收、处理、分析和研究,从而推断出材料内部的状态变化。压力容器的无损检测技术是一门综合性的应用技术,它已经从压力容器的无损擦伤,到压力容器的无损检测,再到压力容器的无损评价,并向自动和定量压力容器无损评价方向发展。希望可以为研究此方向的学者提供参考作用。

参考文献

[1]沈功田,张万岭.压力容器无损检测技术综述[J].无损检测,2004,

[2]王自明.无损检测综合知识[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]叶琳,张艾萍.声发射技术在压力容器故障诊断中的应用[M].机械工业出版社,2000.

作者:牛序杰 单位:丹东市特种设备监督检验所

压力容器无损检测技术的运用责任编辑:张雨    阅读:人次