摘要：压力容器作为一种重要的承压设备，已经在钢铁、化工、石油、医药、食品等领域得到了极为广泛的应用。由于压力容器的使用环境多为高压、高温、强腐蚀性等恶劣环境，因此容器自身的材料及缺陷检测就显得尤为重要，而作为当前设备检测的重要手段，无损检测技术在压力容器检测中也得到了越来越多的使用。本文主要介绍了压力容器，分析了无损检测技术的特点、应用原则及检测方法，重点研究了压力容器检验中无损技术的应用方法及实例，以期为压力容器的检验提供理论指导。
关键词：压力容器；无损检测技术；应用研究
前言
改革开放以来，我国在社会、政治、经济、文化、教育等方面都取得了巨大的发展，而与人民物质生活水平息息相关的现代工业技术也取得了长足的进步，作为一种重要的工业设备，压力容器在工业生产的多个领域得到广泛的应用，对容器自身的品质及可操作性也提出了更高的要求。压力容器不同于一般工业设备，其自身独特的工作环境对容器表面及内部稳定性有着极高的要求，在不损坏构件结构的前提下及时发现构件缺陷显得尤为重要，而无损检测技术恰恰满足了这一要求。无损检测技术包括多种检测方法，在压力容器的无损检测中，需要根据容器自身的结构特性及检测要求选择合适的检测方法。如何提高压力容器使用无损检测技术进行缺陷检验的效率及效果，也成为当前压力容器制作及使用过程中急需解决的问题。
1.压力容器概述
压力容器是在工业生产中用于反应、传质、传热、分离、储存等生产流程的重要密闭抗压容器，在轻工、冶金、化工、石油、宇航、核能、医药、制造等流域都得到了广泛的应用，如宇航用液氢液氧容器、石油加氢容器、尿素合成塔、核反应堆压力壳等。压力容器的分类方法有多种，根据容器的承受压力可将其分为低压容器、中压容器、高压容器及超高压容器；按容器盛装的介质种类则可以分为非易燃容器、易燃容器、无毒容器、剧毒容器等等；若按工业生产中的不同作用又可将压力容器分为反应容器、换热容器、分离容器、储存容器等，这也是最为常见的分类方法。反应压力容器主要作为工业生产中的物理及化学反应容器，包括反应釜、硫化罐、高压釜、合成塔、变换炉、分解锅、聚合釜、煤气发生炉等；换热压力容器则用于介质热量交换，热交换器、冷凝器、加热器、烘缸、蒸锅、预热锅、电热蒸汽发生器都属于此种压力容器；而分离压力容器则是用于流体压力平衡缓冲及气体净化分离的重要容器，如分离器、缓冲器、吸收塔、过滤器、干燥塔、除氧器等；储存压力容器则是储存气体、液体以及液化气体等高压介质的储存容器。压力容器从出现至今的100多年里，伴随着科技进步出现了大量新型材料及结构的压力容器，如复合钢板压力容器、纤维缠绕压力容器、功能梯度材料压力容器等，对工业技术及世界经济的发展起到了重要的推动作用。
压力容器的工作环境较为复杂，且工作介质多为高压、高温、有毒、腐蚀、易燃、易爆等特殊介质，一旦出现问题，往往会引起极为严重的后果，轻则影响到工业生产进度，重则会直接危及到人民的生命财产安全，造成重大安全事故。由于工作环境的特殊性，压力容器在使用多年后，由于容器材料及构件的老化，加之高压介质对容器结构的破坏，容器构件出现缺陷的几率大幅提高，科学、有效的压力容器检验技术就成为保障设备安全性及稳定性的重要手段。科学的压力容器检验不仅需要建立定期检验机制，还需要有效的检测方法作为技术支撑，而无损检测技术可以在不对容器构件产生损伤的基础上确定构件表面及内部缺陷的部位、形状及种类，也成为了压力容器检验的主要手段。
2.无损检测技术的应用原则及方法
2.1无损检测技术的发展概况
无损检测技术是指在不对检测构件产生损伤的情况下，借助高科技手段通过声、光、电、磁等方式，对构件表面及内部结构性质状态进行检测的一类先进技术的统称。无损检测技术是在材料科学快速发展的过程中逐渐出现的，随着耐高温、耐高压、耐腐蚀等一系列复合材料的开发与应用，在工业生产中对材料检测技术有了更高的要求。由于此类特殊材料往往造价昂贵，且为了材料使用的安全性，必须保证在不损伤材料表面及内部结构的前提下进行构件合格性及可靠性的检测，在此前提下，无损检测技术应运而生。无损检测技术又称为非破坏性检测技术，与传统检测方法相比，无损检测方法具有非破坏性的显著特点，能够在最大限度保持检测构件原有结构及化学属性的前提下，得到构件表面及内部的缺陷信息，另外，无损检测方法在可靠性、高效性、全面性等方面较常规检测方法都有明显进步。无损检测技术一经出现便立即得到了极为广泛的应用，现已出现在机械、化工、造船、汽车、航空航天、核能工业等领域。当前的无损检测技术主要包括超声波检测法、射线检测法、磁粉检测法、声发射法、渗透检测法以及涡流检测法等，不同检测方法具有不同的特点，其应用范围及领域也有所不同，其中应用最为广泛的是超声波检测法和射线检测法。
2.2无损检测技术的应用原则
无损检测技术作为一种高技术检测手段，由于检测方法种类较多，为了保证检测效果及效率，降低检测成本，检测人员在实际的无损检测过程中必须遵循一定的原则。首先，检测人员在进行无损检测之前，必须详细被检测设备的详细信息，包括设备的材料、部件、用途、工作介质、问题类型、缺陷种类、缺陷部位等，然后依据检测方法的不同特点来选择合适的检测手段，以保证检测效果。其次，某些被检测设备对缺陷检测的全面性要求较高，需要准确得出缺陷问题的部位、类型及尺寸，在这种检测要求下可以考虑采用多种检测方法进行检验，并通过多种检测方法互相验证的方法来提高检测结果的准确性。再次，当出现T型接口或角接接口时，检测人员应选择更为严格的无损检测方法，若无法使用超声波检测法或射线检测法时，应对被检测构件采取100%表面检测。另外，当对现场焊接的压力容器进行无损检测时，首先应对被检测构件的焊接头进行表面无损检测，然后在耐压试验完成后再进行局部表面无损检测，若无损表面检测发现裂痕等问题时需要进行补充检测以确定缺陷的部位、类型及尺寸。
2.3无损检测技术的检测方法
无损检测技术中常见的检测方法包括超声波检测法、射线检测法、磁粉检测法、渗透检测法、电磁涡流检测法等。超声波检测是无损检测技术中应用最为广泛的方法，它的检测原理主要是根据超声波在传播过程中遇到不同介质界面时会产生反射，从而通过声波的反射检测构件中的几何特性及力学性能缺陷。超声波检测法所使用的超声波频率一般在0.5MHz-5MHz之间，这类超声波具有极强的穿透性，在遇到构件内缺陷时会出现明显的反射现象，从而可以迅速地得出检测结果；当前超声波检测技术也已经发展得相当成熟。射线检测法是利用射线穿透检测构件使胶片感光的原理来判定材料内部的缺陷；射线在穿透被检测构件的过程中，射线强度会因构件材料的阻力而减少，而强度减少的程度则取决于材料的阻力系数及构件厚度；而射线在穿透构件缺陷时，其射线强度的变化与穿透无缺陷构件存在明显差异，而这种差异可以通过光感底片来表现出来，从而得出构件内缺陷的位置及尺寸。渗透检测法的原理是毛细作用，在检测过程中，首先将特制的检测用渗透液涂于被检测构件表面，然后特制液体在渗透作用下由构件表面的缺陷、裂纹渗入构件内部，最后通过显示剂来显示出构件表面的缺陷位置、类型及尺寸，渗透检测法是一种比较简单且直观的无损检测技术。磁粉检测法又称为磁粉探伤法，主要是通过磁性材料的磁化性能来对构件的缺陷进行检测；被磁化的磁性构件在出现表面缺陷时会形成漏磁场，然后在工件表面施加磁粉，即可通过磁粉的不规则排列表现出构件表面缺陷的位置及形状，灵敏性极高。电磁涡流检测法是利用交变磁场通过电磁感应原理使被检测构件产生密闭式环状电流的方法来进行缺陷检测，密闭式环状电流即涡流会受到构件缺陷位置及大小的影响，可以根据阻抗等参数的变化来达到检测缺陷的目的。
3.压力容器检验中无损检测技术的应用研究
3.1压力容器检验中无损检测技术的应用分析
不同的无损检测法的优缺点也不尽相同，在实际的压力容器检验中，需要根据容器的材料、结构及检测要求选择合适的无损检测方法。超声波检测法在压力容器检验中有着极为广泛的应用，可用于金属、非金属及复合材料等多种材料构件的检测；由于超声波的穿透性，因此超声波检测技术适用于表面厚度较大的构件检测，灵敏度高，可发现构件内部极小的缺陷；对于缺陷部位的定位也较为精确，检测速度快；而且超声波检测所需设备较为简单，检测成本相对较低，对人体及环境也是完全无害的；但是超声波检测法的缺陷也较为明显，对于构件缺陷类型及尺寸的检测较为欠缺，其检测结果为声波反射数据的分析，直观性较差，且不便于记录及保存，经常会出现重复检测的情况。射线检测是压力容器无损检测的有效手段之一，此种检测技术可以通过底片直观得发现被检测构件得内部缺陷情况，对气孔、夹渣等体积型构件缺陷极为敏感，对于缺陷长宽等尺寸度量也较为准确；但是射线检测技术对裂纹等面积型缺陷的检测准确性较差，检测设备的技术要求较高，检测成本也更为高昂，且射线本身对人体会产生一定的损伤，在检测过程中必须认真做好安全工作。渗透检测法是一种极为直观的无损检测法，对于压力容器表面开口缺陷的检测效果较好，检测设备及操作方式都较为简单，检测成本较小，适用于压力容器的定期检查，实用性较为广泛；但是渗透检测法的缺点也较为明显，检测部位局限于构件表面，对于构件内部缺陷位置及类型的检测较为乏力，缺陷检测的全面性不足。磁粉检测法具有极高的灵敏度，可以检测出铁磁体构件的表面及近表面缺陷，并能够直观得反应出缺陷的位置、类型及尺寸，检测工艺简单，检测速度快，而且检测成本也较为低廉；但是磁粉检测法只适用于铁磁体构件，对于非金属及复合材料构件无法检测，对于深层缺陷的检测也无法实现，而且构件表面的缺陷方向若平行于磁场线则会极大地影响到检测的准确性。
3.2压力容器检验中无损检测技术的应用实例
以低温压力容器为例，在对其进行无损检测时，首先应选择磁粉检测法判断构件表面及近表面的缺陷情况，需要对容器表面进行100%磁粉检测，保证检测的全面性及准确性；然后再通过超声波检测法对构件内部缺陷进行检测，及时发现构件的深层缺陷；另外，对于难以定性、定量的缺陷则需要采用射线检测法进行补充检测。厚壁容器在压力容器中占有较大比重，此类容器的内部介质压力较高，对缺陷检测的准确性要求也极高，对于此类压力容器，精确性较高的射线检测法往往难以达到检测要求，因此必须通过100%的磁粉检测及超声波检测来实现全面、准确的缺陷检测，并需要对已知缺陷进行超声波反复检测。对于换热器缺陷的检测方法主要为渗透检测法和磁粉检测法，从而可以迅速、直观地发现容器表面及近表面的缺陷情况，磁粉检测在检测碳钢材料容器表面及近表面缺陷时，较渗透检测具有更高的准确性；在发现缺陷位置后还可考虑选择超声波检测及射线检测进行定性、定量检测，以得到更为精确的检测结果。
4.结论
压力容器是在轻工、化工、石油、钢铁、航空、核能、医药、食品等领域广泛使用的密闭抗压容器，其工作环境多为高压、高温、腐蚀、易燃、易爆等恶劣环境，日常的稳定运行对容器构件的安全性有极高的要求，这也要求压力容器检测需要保证准确性、全面性及非破坏性，因此，无损检测技术逐渐成为压力容器检验的主要手段。无损检测技术主要包括超声波检测法、射线检测法、磁粉检测法、渗透检测法等，针对不同的压力容器及检测要求，应选择合理的检测方法，制定具体的检测方案，以不断提高压力容器的无损检测水平。
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