论压力容器的无损检测技术及其应用范围

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摘要： 本文主要讨论了压力容器无损检测技术的选择原则，以及各种不同的无损检测技术的原理、优势及其适用范围。

Abstract： This article focuses on the choice principles of non-destructive detection technology of pressure vessel， as well as the principles， advantages， and its scope of application of various non-destructive testing technologies.

关键词： 压力容器；无损检测；技术应用

Key words： pressure vessel；non-destructive testing；technology applications

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）05-0024-02

1 压力容器无损检测技术的选择原则

在对压力容器无损检测技术进行选择时，主要是对于超声波检测方法与射线检测方法的争议，此二者检测技术的局限性与特点不尽相同，对于压力容器的焊缝中可能存在的缺陷的敏感程度也不同。通常情况下，超声波无损检测技术在检测压力容器的面状缺陷时较为敏感，当超声波的声束与主平面呈垂直角度时，一般能够得到充足的缺陷回波，所以超声波无损检测对面状缺陷的检出率较高[1]。而射线无损检测技术主要对夹渣和气孔等类似于体积性的缺陷敏感度较高，但是如果面对一些面积性的缺陷，在同面状缺陷相对垂直的角度进行检验时难以发现缺陷。在实际的检测工作中，存在一些延迟裂缝的现象，这时超声波检测与射线检测技术都不具有较高的检出率，所以在对可能发生延迟裂纹的钢材可以采取多种无损检测技术共同互查的手段，以达到最大的检出率。

2 各种无损检测技术的原理及应用范围

2.1 渗透检测技术 作为一种较早使用的无损检测技术，渗透无损检测主要用于某些非多孔固体材料的表面开口，渗透检测的一般过程是把渗透液注入材料表面的开口缺陷上，将多余的渗透液体用去除剂清除干净后，最后使用显象剂找出开口缺陷[2]。

渗透无损检测的方法能够广泛的运用于很多非多孔性的材料，无论其是否属于金属材料都能够检测，诸如一些焊接件、锻件、塑料以及陶瓷制品与玻璃制品等，其能够检测出这些材料表面的裂纹缺陷、折叠缺陷和冷隔缺陷等。当需要检测一些上釉的陶瓷材料或经过浸铜处理后的石墨材料时，通常我们会使用常规渗透无损检测手段。

渗透无损检测具有很多优点，如操作简单，一次可对多个材料进行检测，经济成本低且检测的灵敏度较高，检测出的缺陷能够直观的进行显示，可以受检测的材料范围广等；但是渗透检测技术因其只能对材料表面开口缺陷进行检测，因此它只适用于非多孔材料，对于很多多孔材料却无法检测，而且渗透检测技术有时会给环境带来污染。

2.2 超声相控阵检测技术 作为一种使用最为普遍的无损检测手段，超声无损检测的优点是非常明显的，与以往的超声检测技术比较，相控阵技术的信噪比更高、探测深度更广、分辨能力与检出率更高。但是它必须依靠耦合剂与换能器才能接近被检材料。最近几年来在超声无损检测中兴起的相控阵无损检测技术具有更加灵活的聚焦性能而受到了人们越来越多的关注。

超声相控阵无损检测的原理是多声束的扫描成像，通过多晶片构成的多阵元换能器来生成与回应超声波，并对多阵元换能器中的单个阵元发射脉冲的时间延迟进行有效控制，改变声波抵达被检测材料内部某一点的相位关系，进而让聚焦点发生变化，最后的成像技术是利用机械扫描或者电子扫描结合的方式[3]。在未来，超声相控阵检测中使用的传感器与换能器将使用更加先进的新型材料，控制电路也会更加智能化，另外，相控阵的阵列也将得到完善和补充，相信越来越多用于形状更为复杂的材料的智能阵列将会慢慢出现。

当前，我国对于超声相控阵无损检测技术进行了大量研究，但是必须承认，我们在这方面的技术还不够成熟，还处于起步阶段，对于一些工业现场我们还没有完整的相控阵无损检测系统。而国外很多先进的研究机构对相控阵超声检测做了很多有价值的研究工作，例如德国的KK公司目前已经成功研发了超声相控阵检测系统USPC2100。

2.3 红外热波检测 所谓红外热波无损检测技术，它指的是利用红外辐射的原理，扫描被检测材料并同时观察记录材料表面是否会产生因缺陷而导致的温度变化，通过这种手段来对材料表面或者近表面可能出现的缺陷进行无损检测。严格来说，这种无损检测技术是一种新兴的、跨学科的技术，它的主要是根据受检测材料的结构与缺陷类型来判定检测条件，然后对热源进行选择设计，通过计算机来进行脉冲式加热，并使用红外热成像的技术手段采集时序热波信号，最后使用专门的软件来对数据信号进行处理再将结果显示出来的过程。

与以往的被动红外成像无损检测技术的区别是，红外热波检测是一种较为主动的技术手段，它的检测速度快、检测结果直观、适用检测的材料范围广。与X射线和超声无损检测技术相比，红外热波技术能够在避免物理性接触的同时快速显示出检测结果，这种检测手段既可以对金属材料进行检测，也可以检测非金属材料，对于一些现场检测工作来说是非常适用的[4]。此外，运用红外热波无损检测技术还能够轻易的对材料和夹层厚度进行测量，同时它还具有定量、数字化潜力，这也是其他检测技术不可替代的。

2.4 微波无损检测 从上世纪六十年代开始，微波检测技术产生，经过五十多年的发展，微博检测的技术水平与配套系统都有了明显的改进和完善，而随着各种高性能的复合材料以及陶瓷材料被运用到社会生产中的各个领域，微波检测技术得到了前所未有的发展。微波无损检测的主要原理是，选择300MHZ到300GHZ中部分频段的电磁波，然后照射被检测材料，对捕捉到的反射波以及投射波的振幅变化、波的模式变化进行分析，从而检测出材料表面可能存在的裂纹、气孔等缺陷，同时微波无损检测也能够通过对复合材料内部密度均匀程度的检测来找出材料的内部缺陷。

由于微波的贯穿性能强、波长短、具有很好的方向性，所以微波无损检测技术能够反馈出非常精准的数据信息，能够准确的对缺陷的大小范围进行测定，同时微波检测不需要进行特殊的分析就可以直接显示出缺陷的三维图像。与其他检测技术相比，微波检测可以有效的克服超声波对复合材料的穿透性低的难题，特能够克服X射线检测平面缺陷时底片对比度不高的情况。但是微波无损检测技术却无法对金属符合材料的内部缺陷进行检测，而只能检测其表面裂纹和粗糙度等。

3 结语

综上所述，在压力容器的生产和使用过程中必须结合压力容器制造材料的特征以及设计要求，进而选择具有针对性的无损检测技术方法，尤其需要注意的是，要根据压力容器的材料特点以及相关规范标准来选择检验部位与检验时机，只有这样才能够提高压力容器缺陷的检出率，从而确保其安全可靠。最近几年来，各种无损检测技术发展更新较快，很多新兴的检测技术如激光检测、微波检测等开始运用于压力容器的无损检测工作中，我们应该相信，在未来无损检测技术将会更加深入的应用到国民生产的各个领域之中，各种新型的更加科学先进的无损检测技术也将得到飞速发展。

参考文献：

[1]梁勇，张望，李恒恒.压力容器无损检测技术应用探析[J].现代商贸工业，2010（19）：357.

[2]梁伟.压力容器无损检测技术的原理及应用[J].科技信息，2009（04）：77.

[3]田瑶君.压力容器无损检测技术的探讨[J].计量与测试技术，2008（02）：14.

[4]王在峰.压力容器无损检测新技术的原理和应用[J].机械管理开发，2007（06）：43.