无损检测技术在压力容器检测中的应用研究_白文辉.pdf

造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 技术与创新129无损检测技术在压力容器检测中的应用研究白文辉酒泉市特种设备检验所，甘肃 酒泉 735000摘要：压力容器是我国化工、炼油等领域广泛应用的设备，为保证设备的质量良好、性能优良，各种新型无损检测技术不断出现，例如，激光无损检测技术、声发射技术及相控阵检测角焊缝等展现了更大的应用优势。文章梳理了当前压力容器检测中无损检测技术的应用情况，指出当前实际应用现状，明确无损检测技术在压力容器检验中应用的必要性和优势，通过分析应用无损检测技术检测的实际案例，总结应用要点。希望通过文章中的实践分析，进一步推动无损检测技术发挥优势，助力压力容器检测提高精度和准确度，实现进一步发展。关键词：无损检测技术；压力容器；焊缝检测分类号：TH49；TG115.281 应用无损检测技术的必要性和优势基于压力容器的特殊性能，一旦容器受到损坏或者自身质量存在缺漏，都会导致其功能发挥受到影响，此时不仅会干扰产品生产质量，还会对周围工作人员的身体健康造成威胁。如果是储运过程中容器出现问题，很容易出现爆炸、泄漏等事故，此时轻则造成小面积人员中毒，重则导致大片区域人员生命安全受到威胁。因此在压力容器生产阶段，安全检测、质量检测等是必备环节，必须从设计、生产、装备、维修和使用等多方面入手，严控压力容器质量，并定期进行检测，防止应用过程中容器受到损伤被忽略的问题发生1。当前针对压力容器进行检测的技术主要包括两方面，分别是有损伤检测技术和无损检测技术，由于有损伤检测技术需要对容器进行拆卸，然后通过物理方法或者化学方法进行抽样，耗费时间较长，因此在越来越多新型无损检测技术面世之后，该类技术逐渐被取代。所谓的无损检测就是以不破坏检测产品外表和内部构件组分为目的，在先进科技手段支持下检测产品的物理学特性、力学特性等参数最终确定是否存在缺陷或者是否对产品结构造成影响的方法。无损检测技术无须拆卸容器，通过技术手段分析容器的材料、性能和使用途径等，从而进一步了解容器内部各组分情况。由于压力容器本身属于承压设备，密封性较强，一旦对其进行拆卸会影响其密闭性，导致后续使用存在安全隐患，因此目前无损检测技术得到大面积应用2。2 无损检测技术在压力容器检测中的实践应用文章以 A 公司在 2022 年添置的压力容器为研究对象，选择 X 射线无损检测技术为检测方法，全面探究具体应用过程。2.1 选用设备和压力容器类型文章选择以 A 公司定制的产品编号为 R1503 的压力容器为研究主体，该压力容器采用 Q345R 型材料制作而成，为了满足实际需求，厚度为 12mm，筒体直径约为 1 000 mm。主要组成结构之间采用拼接焊接方式进行组装。整体共包含 4 类不同焊缝，也是无损检测技术检测主要内容，文章研究的压力容器焊缝标记如图 1 所示，涉及的 4 类焊缝相关介绍如表 1 所示。在应用无损检测技术对该容器进行检测时，采用XXQ-2505 充气式 X 射线探伤仪作为主要设备。借助机器发挥 X 射线优势完成检测3。2.2 主要焊缝的无损检测方案结合上文对研究对象和研究设备的阐述，无损检测技术探伤标记图如图 2 所示，制定无损检测方案。（1）基于图 1、图 2 所示内容，明确无损检测的主要内容，找准各焊缝的具体位置。并围绕各焊缝的位置，确定主要研究焊缝，其中 A1 所处位置为人孔成品件焊缝，无须进行无损探伤，需要重点关注 B1、B2、B3 三个主要焊缝。除此之外，A2、A3 位置也是作者简介：白文辉，男，本科，中级工程师，研究方向为特种设备压力容器压力管道。文章编号：2096-3092（2023）01-0129-03 技术与创新 2023 年 第 1 期 总第 214 期 造纸装备及材料130重点关注内容，在进行无损检测时，需要对上述五个主要焊缝进行检验。（2）科学安排实验设备和安装辅助器材。文章采用 XXQ-2505 充气式 X 射线探伤仪作为主要设备，同时还借助观片灯和黑白密度计等实现检测目标。（3）科学选取管电压和曝光度时间。文章研究过程中图像选择管电压 140 kV、曝光时间 1.74 min，且结合相关资料分析，合理焦距应为固定值 650 mm。但在实际检测中，为了保证射线源处于正中心位置，导致实际焦距仅为 500 mm，与预先设计存在差异，会导致数据存在误差，此时需要依靠平方反比定律和互易律进行焦距时间转换计算，进而在焦距发生变化时，科学调整曝光时间，经过计算，当焦距变为 500 mm 时，应确保管电压为 140 kV，曝光时间为 1.5 min，才能满足检验需求4。2.3 检测标准文章在对检测结果进行分析过程中，主要以承压设备无损检测（NB/T 470132015）为依据，结合规范要求，对结果作出评价。首先，影响缺陷分析。需要明确缺陷位置，同时探究缺陷延伸方向，并注意细节特征。对于缺陷应从影像位置、尺寸等做出预测5。其次，缺陷影像评定方法。基于上述文件要求，只能对特定形状的缺陷做出分析，例如，条形缺陷、圆形缺陷等，对于这些缺陷可以进行定性、定量分析探究，但是对于咬边等缺点无法进行分析。具体来看，对于焊接接头评定标准如下：级、级、级不允许出现裂纹等缺陷；同一区域出现不同类型缺陷需要逐一进行评价；如果同区域存在多个质量级别时以最低级别作为标准6。2.4 检测结果最终检测结果如表 2 所示。A1 A3A 类焊缝位置；B1 B3B 类焊缝位置；C1 C7C 类焊缝位置；D1 D7D 类焊缝位置。图 1 压力容器焊接标记图表 1 压力容器涉及的 4 类焊缝介绍表焊缝类别详细介绍本设备技术要求A 类以承受压力最大的纵向焊缝为主，在进行焊接时需要采用双面焊方式，主要包括容器壳体纵向焊缝接头、球形封头与主体筒节连接位置要求评定等级达到级B 类主体部分的环向焊接接头多为此类，承受工作压力低于 A 类，一般为 A类承压的一半，多采用双面焊或者单面焊方式C 类筒体外接接管和法兰之间焊缝多为此类，非对接形式连接的筒体和管板之间存在的焊缝也属于此类，其承受工作压力较小D 类与主体相连的补强圈、接管等均属此类，一般采用全焊透方式进行焊接图 2 无损检测技术探伤标记图造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 技术与创新131表 2 无损检测探伤检测结果总结表检测位置缺陷性质数量评定等级结论A2-1无缺陷0合格A2-2未焊透，存在气孔 12不合格A3-1圆形缺陷2合格A3-2圆形缺陷密集不合格B1-1无缺陷0合格B1-2圆形缺陷1合格B1-3条形缺陷1合格B2-1条形缺陷 12不合格B2-2圆形缺陷0合格B2-3条形缺陷1合格B3-1圆形缺陷 12合格B3-2圆形缺陷2合格B3-3圆形缺陷1合格从表 2 可以得出，该压力容器大体上符合要求，但其中 A2-2 位置存在未焊透问题，有气孔存在；其中A3-2 位置存在圆形缺陷；B2-1 位置存在条形缺陷问题等，存在的问题会对压力容器质量和使用效果产生影响，如果不加以处理，容易造成安全事故，对工作人员造成威胁。3 无损检测技术在压力容器检测中的应用要点应用无损检测技术对压力容器进行检测过程中，提前了解被检测容器的特点和相关参数是关键。不同压力容器内部组成结构、使用材料、尺寸等存在差异，如果没有提前进行分析识别，会导致后续采用无损检测技术的效果不理想。同时在检测过程中需要基于压力容器的相关参数科学选择最优无损检测方法。随着技术发展，更多样化的检测方式面世，不同方法优势存在差异，如果随机选择检测方法会影响检测效果。基于此，科学选择无损检测技术也成为压力容器检测过程中的重点。在此结合相关理论提出三点原则。（1）适用性原则。无损检测技术的显著特点是不破坏容器原有的结构组成，但在压力容器检测过程中，不是所有情况都适合采用无损检测技术，换言之，无损检测技术并不能完全替代有损检测技术。因此，在进行压力容器检测时，必须明确检测目标特点、检测需求等，如此才能保证科学完成检测工作。以液化天然气钢瓶这一类压力容器为例，检测过程中选择无损检测技术难以获得精确数据，此时必须结合有损检测技术，对其进行爆破检测，才能得到完整、全面的检测数据。（2）针对性原则。选择无损检测技术检测压力容器时，需要遵循针对性原则。不同的压力容器的性能和实际承载职能存在差异，因此在结构组成和材料等方面存在明显差异，如果不针对压力容器的特点，选择无损检测技术很容易出现检测结果存在误差的问题，同时部分无损检测技术无法适应所有类型的压力容器检测，盲目使用会导致检测结果失真。基于此，针对压力容器的特殊性选择检测技术是保证质量的关键。以磁性压力容器为例，磁粉无损检测技术更为实用，且检测结果更精确。但是应用该方法检测非磁性压力容器，则会出现结果误差大等问题，此时采取渗透检测技术更为适宜。（3）时间点原则。无损检测技术应用过程中，检测时间也是影响因素之一。在正确的时间节点开展检测工作是保证数据准确的关键。因此需要遵循时间点原则，严格把控检测时间。在实际落实压力容器检测过程中，以检测目的、容器自身状态和实用功能等作为参照，是确定检测时间的可行思路。以高压密闭反应炉为例，该反应炉在应用过程中内部反应较为复杂，会对检测结果产生影响导致失真，需要在停工和冷却的状态和时间点进行检测，可以提升检测结果科学性和精准度。4 结束语与其他容器相比，压力容器具备独特的优势，可以适应高低压环境，同时还具备耐腐蚀、耐高低温的特点，这些特点促使其成为特定的承压密闭容器。因此，压力容器的安全性成为一项重点研究课题，备受关注。文章以压力容器检测为主题，对 A 公司的压力容器检测工作展开研究分析，详细探究无损检测技术的应用过程，希望为我国压力容器的科学应用提供参考。参考文献1 沈功田.承压设备无损检测与评价技术发展现状J.机械工程学报,2017,53(12):1-12.2 惠虎,柏慧,黄淞,等.纤维缠绕复合材料压力容器的研究现状J.压力容器,2021,38(4):53-63.3 王静.奥氏体不锈钢上缺陷的涡流无损检测可靠性研究D.青岛:青岛科技大学,2021.4 常晓莹.基于Faster-RCNN的焊缝缺陷检测研究与实现D.上海:上海第二工业大学,2021.5 高鹏程.基于涡流传感器系统的常压容器底面缺陷检测研究D.天津:天津工业大学,2020.6 李鹏泽,王森.锅炉压力容器检验中无损检验技术应用分析J.节能,2019,38(6):149-150.