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承压设备基于风险检验的无损检测技术

作者：王维善日期：2015-02-09 09:27 来源：《电子制作》

青海省特种设备检验所青海西宁 810001

【文章摘要】
承压设备在我们日常生活和工业生产中极为常见，就是各类型压力容器，基本都能够在我国化工冶炼、机械动力、纺织生产和运输等各行各业中见到，尤其是重工业行业应用极为突出。由于承压设备具备易燃易爆、高低温、腐蚀性强、高度危险性强的特点，在加上其在生产过程中的磨损疲劳、裂纹等状况极容易引起后续爆炸、中毒等灾害事故，从而给企业生产和人们生命财产安全带去极大的威胁和伤害。因此为有效降低控制承压设备容器各类危险风险就必须要做好其无损检测工作，从而提高其设备使用质量和使用安全。
【关键词】
承压设备；压力容器；风险检验；无损检测
承压设备与其他机械设备不同，其设备的设计制作和安全检测要求更为严格，主要是因为承压设备一旦发生故障或者运行失效就会带来各种火灾爆炸、中毒污染环境等重大灾难性事故，因此承压设备的风险预测和无损检测工作就尤为重要，它能够有效预先检测出承压设备的失效从而有助于工作人员提前做出预防措施。对此，我国先后也提出了关于压力容器设计标准和其无损检测标准GB150、JB/ T4730，里面准确规定了压力容器设计、材料选取、制作安装、使用前维修检测、检测标准等等内容，要求相关行业人员都要严格执行并落实好相关规定，对规范我国承压设备行业生产运行有着极大的促进左红，也体现了我国承压设备发展的科学适应性和先进性。下文首先介绍承压设备基于风险检验的无损检测状况，然后分别就设备不同损伤采用的无损检测技术进行了具体解析探讨。
1 承压设备的无损检测
承压设备的无损检测是随着近代工业技术发展和化工科学技术发展基础上衍生发展而来的一项检验性技术，主要通过对检测设备材料质量、制造工艺方法、工作环境媒介、使用要求和失效模式进行具体细致检测分析，然后根据所得结果来预测设备缺陷状况、损伤部位、损伤类型等状况，从而准确检测出该设备的具体缺陷，该项技术里面包含了当前先进的科学技术和检测设备工艺，同时其检测过程中也使得该设备零损伤，灵敏性高、完整性强，其检测结果准确度高，基于承压设备无损检测技术显著优势的基础上，该项技术也被广泛运用到当前各行各业中，有效降低了我国压力容器承压设备的工作失效率和事故率，间接促进了我国相关行业的稳步发展。
目前我国常见的承压设备无损检测方法主要有射线、超声波、渗透、磁粉、磁记忆、超声波相控阵等等检测方法，这些基于风险的检验技术（RBI）在分析设备失效类型、原理、概率和影响方面有着十分明显的功效，工作人员还能够根据设备风险侧重点和检验周期不断优化其检测方案，有效保障了该设备的正常运行和企业日常经营。一般承压设备失效可以概括性分为减薄、腐蚀、开裂、机械损伤劣化等等失效，不同的失效都有相应的检测方案，检测工作人员就必须要结合设备状况综合选取合适的检测方法，确保得到准确的检测数据和结果，使得设备无损检测发挥其最大效用。
2 承压设备常用无损检测方法
2.1 壁厚减薄失效的无损检测
检测机械设备的壁厚均匀减薄或者局部减薄可以采用宏观目视检查，这种检测方法也是JB4730 里面基本方法之一，检查人员直接进入设备容器内目视检查，直观简洁有效且经济。一般机械设备气、液交界处、塔盘支撑环附近、接管进出口及容易冲刷部位、容器气相邻部位、外界管附近保温区等等。对于一些直接目测的容器管道、孔、接管就可以利用内窥镜来辅助目视检测。除此之外，还可以采用超声波、射线、漏磁、长距离超声波以及各种涡流检测壁厚方法，每种方法都有其适合测量部位和优势。例如保温层腐蚀检测中，用脉冲涡流和长距离超声波检测管道法兰焊口时就不灵敏；管板附近采用涡流和远场涡流检测就不适宜，会受到端部效应和管板影响。当然检查壁厚时为避免计算误差过大，也要多多在不同情况下检测，提高其测量频率，从而确保设备安全可靠运行。
2.2 开裂失效的无损检测
承压设备运行个过程中很容易发生开裂失效，最常发生应力腐蚀开裂，多为设备内壁区域，也有可能在保温层设备外壁，当然按照其工作媒介不同也有硫化物、氯化物、碱等等应力腐蚀开裂。对于机械疲劳、热冲击疲劳和环境腐蚀疲劳开裂大多在设备表面。对于设备开裂失效，主要进行表面无损检测方法，有渗透检测和磁粉、涡流、磁记忆等等电磁检测，如果设备原料是碳钢或者低合金钢，最佳检测方法就是湿荧光磁粉检测。
设备开裂失效还可以用有效超声波检测方法，传统脉冲反射类的超声波检测对设备裂纹的灵敏性感觉强，由于该方法还会受到裂纹平面选取的影响，因此检测探伤人员就要全面检测大部分设备状况，查看是否有影响设备安全的裂纹。近些年来也有相控阵、TOFD 等新超声波检测技术，能够大幅提高其裂纹缺陷检测率，尤其是在壁厚容器管道内部裂纹、无法采用直观目视或者进入的内壁裂纹、堆焊层（剥离）裂纹、氢侵蚀空隙裂纹等等有显著优势。由于超声波对大曲率、薄壁管道环焊缝的横向裂纹不容易检测出来，因此对于管壁薄、口径小的管道，尤其是不锈钢材质的，一般就可以采用射线检测技术，效果极佳。当然如果一些特殊设备和特殊综合失效也可以综合运用多种无损检测方法组合，能够大大提高其检测准确率和质量。
2.3 高温环境下在线无损检测方法
在线无损检测方法能够不断改进承压设备风险评估，能够有效监测设备缺陷扩展状况和后期影响，有利于管理人员科学停车检修或者更换，这也是设备风险检验评估风险管理的重要内容。高温环境中测量压力容器和管道厚度是其在线检测工作中核心内容，主要采用超声波测量方法，需要高温侧厚探头和适宜的高温耦合剂，要注意声速的修正，要随时根据温度变化来进行调整，目前也有部分高温侧厚仪器设备能够直接测量出检测温度下的声速，工作人员如果要想数据更为精确也可以合理选用。
在温度为300℃情况下，可以采用干磁粉检测原料为铁磁性材料的设备缺陷，其检测效果不受温度影响，与常温效果一致；温度为250℃一下，可以采用高温渗透剂检测原料为奥氏体不锈钢材料设备表面（包括焊缝）进行检测，限于渗透剂材料有限，这种方法不能大范围使用；在室温到450℃内，高温横波检测设备焊缝和隐藏缺陷效果良好，主要通过设备外壁来检查扫描。此外还有红外线在线宏观检测方法，采取合适的设备能够有效检测设备局部超温现象、内外保温层破损状况，当然如果相对温差不大就不适宜采用该方面。
3 结束语
总而言之，基于风险角度出发，设备设计制作人员就必须要熟练站我不同无损检测方法优势缺陷，必须要结合承压设备常见失效类型来科学采用最佳的无损检测方法，清楚明白设备制造过程中缺陷产生大小类型风险几率状况，然后检测人员就依据该结果来对这些可能失效风险状况进行规范检测排除，能够使得设备无损检测工作不过多浪费频繁，也不过少而无法检测缺陷。当然检测工作人员也要结合前人工作经验，总结承压设备运行状况摸索出适合自己公司企业的一套无损检测方案来确保其设备检测不断优化。
【参考文献】
[1] 卫和, 艾志斌, 阎长周. 承压设备基于风险检验的无损检测技术[J]. 压力容器,2010(4).
[2] 鄂培宏. 关于承压设备无损检测的探讨[J]. 商品与质量：学术观察,2012(10).
[3] 卢传贵. 压力容器无损检测技术应用探析[J]. 中国科技投资,2014(14).