压力容器无损检测新技术的原理和应用

曾庆顺 邢亚生 刘莹

摘要：随着我国现代化工业不断发展，压力容器设备的种类也逐步增多，并且在多个行业中得到了广泛的应用。压力容器使用的安全性和稳定性，保障了各行各业的稳定发展。但是如果压力容器出现质量问题，便会造成严重的事故。因此为了保障压力容器在使用过程中的安全性，采用了无损检测技术检测压力容器的质量，能够及时发现其中存在的各项缺陷。无损检测技术多种多样，本文主要介绍无损检测新技术的各个类型，以及技术原理和在压力容器中的应用。

关键词：压力容器无损检测技术;原理;应用

压力容器在运行的过程中容易受到压力、温度、介质的各种因素的影响，从而出现质量问题，主要表现为腐蚀开裂和疲劳开裂等各种缺陷。通过采用无损检测新技术，能够及时发现存在的各项问题，做好全面检测修补工作，保障压力容器的使用安全。

1.无损检测技术分类

1.1激光无损检测

激光无损检测技术是压力容器检测中的一项常规技术，而随着科学技术不断发展，激光无损检测在无损检测领域中的应用范围也不断扩大。其具有能量高度集中、方向性较强、单色性好的特点，也可以细分为激光超声，激光全息和激光散斑等无损检测技术。

激光超声的优势在于非接触检测，它能够用于各种比较复杂形式样貌压力容器的特性检测中，消除压电换能器技术的耦合剂影响，保障检测结果的准确性。同时激光超声技术中还带有宽带检测技术，利用光波波长来测量超声位移，测量结果更为精确标准。也可以用于远距离的遥控激发和接收，能够实现对压力容器的在线检测，消除空间障碍，因此激光超声检测可以用于高温高压等环境下的检测。激光全息可以利用外加载荷以及缺陷部位的形变量和其他部位的不同特点进行综合的分析判断，从而确定压力容器结构内部是否存在不连续性，完成无损检测工作。利用激光散斑技术检测的物体，在有缺陷的部位会形成干涉条纹和激光散斑图的叠加，从而确定缺陷是否存在。但是激光无损检测技术具有一定的局限性，它对物体表面有一定的要求，同时激光检测设备费用高昂，对于检测人员的素质要求也极高。

1.2磁记忆检测

磁记忆检测主要是利用构件在地磁场中的磁化来检测是否存在缺陷，不需要对构件的表面进行专门的清理，以及专门的磁化和退磁，不需要耦合。磁记忆检测技术具有快速，灵敏度高，可靠性的优点，它可以用于压力容器存在高应力集中的部位，从而确定该部门是否存在缺陷。或者可以根据该部位的变形情况，进行分析来判断损伤发展的原因。在外表面检测工作中利用磁器仪进行检测，可以实现在线检测。

1.3红外热波无损检测

红外热波无损检测技术主要是将物体表面辐射或反射的红外热波图像转化为光波段人眼可观察的图像，技术人员通过观察图像来掌握物体表面的具体信息，判断是否存在缺陷问题。红外检测基于红外辐射的原理，通过检测温度变化，来确定表面是否存在缺陷的一种方法。该技术核心主要是针对被检测物质的材质结构和缺陷类型，来设置不同的热源利用计算机进行控制，通过红外热波进行数据的采集。根据工件加热情况和信息处理方式，可以分为主动检测和被动检测。

主动检测技术主要是利用外部热源对工件进行加热，采用红外热波技术，来获取不同时刻工件表面的温度信息，从而判断内部是否存在缺陷。主动检测技术具有速度快、直观、适用面广的特点，因此在压力容器检测中的应用也十分广泛。而被动检测技术主要是利用工件自身的温度来判断工件内部是否存在缺陷。被动检测技术比较传统，多用于运行中的压力容器检测中。

1.4微波无损检测

微波无线检测技术根据检测原理，可以分为反射波法，透射波法和反射波法。微波无损检测技术主要是将电磁波照射到被检测物体上，通过分析其反射波和透射波的振幅，来判断是否存在裂纹、裂缝、气孔等各种缺陷。同时也能够确定分层媒介的夹质等尺寸，检测复合材料内部的不均匀程度。微波具有方向性好形，带宽波长短等优点，因此利用微波无线检测技术来扫描压力容器，能够获得更为精确的数据，快速的确定缺陷区域和范围。它具有仪器简单，费用低廉，携带方便等应用优势，因此在压力容器检测中得到了广泛的应用，同时微波不需要耦合剂，因此避免了耦合剂对材料的污染破坏。但是微波技术，并不能穿透金属和导电性较好的复合材料，在使用方面具有一定的局限性。

1.5超声相控阵技术

超声相控阵技术需要耦合剂和换能器接近被检材料，具有众多优点，在无损检测中也是应用最为广泛的一项技术。相控阵超声波器的概念相当于相控阵雷达技术，是一种多声束扫描成像技术，使用由多个晶片组成的多阵元换能器来产生和接收超声波波束。其具有灵活的声束偏移及聚焦性能，因此在无损检测行业得到了较高的重视。超声相控阵技术优点在于无污染，无辐射，速度快，操作灵活，缺陷定位准确，优于传统的超声检测技术。但是其局限性在于各项技术对于被检测物体表面的粗糙程度要求较高，同时对温度也比较敏感，检测仪器复杂，设备费用高昂。

1.6声发射检测

声发射检测技术一般应用于压力结构完整性检测和评估过程中。由于受到介质温度压力等各种因素的影响，压力容器很容易形成裂纹，在裂纹开裂扩展的过程中，都会发射出大小不同的声发射信号，根据这些信号的大小来判断裂纹的大小和拓展程度，从而判断是否存在缺陷以及缺陷的大小。在使用声发射技术进行检测时，需要对压力容器进行耐压试验，产生声发射信号。声发射检测技术具有远程操作、可长期监控缺陷拓展情况、检测出活动的缺陷等优点，其局限性在于所使用的设备费用高昂，检测中所受干扰因素较多，完成声发射检测技术之后，还需要采用超声波进行复验检测。

2.无损检测技术的应用

在压力容器生产验收和运行过程中，可以利用无损检测技术进行安全检测。根据压力容器的状态来选择不同的无损检测技术，对压力容器的缺陷进行检测，能够及时发现存在的安全隐患，并提交检测报告，根据检测情况进行评估。在选择无损检测技术时，需要充分考虑被检测对象的材料性质，使用条件，运行状态，用途等，并充分考虑无损检测技术的特点和适用性，从而选择恰当的物质检测技术，提高检测的高效性。

3.结语

总而言之，随着压力容器的应用越来越广泛，无损检测技术的应用也会越来越深入，遍及在各行各业当中，保障各个行业运行的稳定性和安全性。而随着科学技术的不断发展，会有更多崭新的无损检测技术应运而生，提高无损检测技术的质量，推动无损检测领域的快速发展。

参考文献

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[4]张旭磊.压力容器无损检测技术的原理及应用[J].科技创新与应用，2013（17）：60.

作者简介：曾庆顺、男、1968.01、汉族、河南省南阳市、河南省锅炉压力容器安全检测研究院南阳分院、本科、承压类特种设备检验及相关。