無損檢測與壓力容器安全的關系

　　摘要：壓力容器的安全不僅關系到工廠的安全生產，還會影響到環境安全、人身安全及財產安全，而無損檢測正是保證壓力容器安全性的一個重要手段。介紹了壓力容器的定義，以及無損檢測的分類及其應用特點，提出完善檢測方法對壓力容器的安全性提供更強有力的保證。

　　關鍵詞：壓力容器;設備安全;無損檢測;使用方法

　　相關論文投稿刊物：《壓力容器》主要報道高壓、高壓中的低壓壓力容器和氣瓶、換熱器、塔器類等殼體、大型高壓管道、通用機械的輔助承壓設備等的標準規范、試驗研究、結構設計、材料進展、焊接技術、無損檢測、安全分析、監察技術、使用管理以及國外壓力容器研究技術進展、壓力容器行業動態信息等。

　　1概述

　　隨著現代工業的迅速發展，一方面為人類提供了更多、更好的物質生活條件，另一方面現代化大生產又隱藏著極為嚴重的災害，而壓力容器就是這種容易發生這種災害的特殊設備。從宏觀上分析，壓力容器發生的事故可概括為兩類：一類是壓力容器本身存在不安全因素，因而在承載時發生斷裂，或在運行過程中缺陷逐漸擴展到臨界狀態而導致破壞事故;另一類是容器本身雖然完好，但由于使用維護不當或人為操作失誤而直接造成的嚴重事故。一旦壓力容器發生事故，不僅僅會使工廠停產、污染環境和影響社會安定，還會使國家和人民的生命財產造成難以估量的損失。因此，保障壓力容器的安全性是一個重要的課題，而無損檢測正是保證壓力容器安全性的一個重要手段，故要大力加強無損檢測工作。

　　2壓力容器的定義

　　2.1廣義定義

　　從廣義上說，凡承受流體介質壓力的密封殼體都可稱作壓力容器。按GB150-1998《鋼制壓力容器》的規定，設計壓力低于0.1MPa的容器屬于常壓容器，而設計壓力大于或等于0.1MPa的容器屬于壓力容器。

　　2.2安全性定義

　　從安全角度看，單純以壓力高低定義壓力容器不夠全面，因為壓力不是表征安全性能的惟一指標。在相同壓力下，容器的容積越大，其積蓄的能量就越多，一旦發生破裂造成的損失和危害也就越大。此外，容器內的介質特性對安全的影響也很大，氣體的危害程度大于液體，尤其易燃易爆的氣體或液化氣體，如果容器發生事故，除了爆炸造成的損失外，由于介質泄漏或擴散而引起的化學爆炸、起火燃燒、中毒污染，導致的后果極其嚴重。因此，壓力、容積、介質特性是與安全相關的3個重要參數�！豆潭ㄊ綁毫θ萜靼踩�技術監察規程》(以下簡稱《容規》)從安全管理角度出發，將同時具備下列3個條件的容器稱為壓力容器：①最高工作壓力pw≥0.1MPa(不含液體靜壓力);②內直徑(非圓形截面指其最大尺寸)D≥0.15m，且容積V≥0.025m3;③盛裝介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標準沸點的液體[1]。

　　2.3權威的定義

　　2009年1月修訂的《特種設備安全監察條例》附則中規定，壓力容器的含義是：盛裝氣體或液體，承載一定壓力的密閉設備，其范圍規定為最高工作壓力pw≥0.1MPa(表壓)，且pwV≥2.5MPa·L的氣體或液化氣體和最高工作溫度高于或等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器;盛裝公稱工作壓力pw≥0.2MPa(表壓)，且pwV≥1.0MPa·L的氣體、液化氣體和標準沸點T≤60℃的液體的氣瓶;醫用氧艙等�？梢哉J為，這個規定是對壓力容器做出的最權威的定義，只要符合上述規定的容器即為壓力容器，其設計、制造、安裝、使用、檢驗、修理、改造和管理都必須接受安全監察。

　　3無損檢測

　　壓力容器是在化工、石油化工、核能、冶金、機械、輕工、食品、紡織、航空、航天以及海洋石油工業中廣泛使用的、有爆炸危險的承壓設備，因此要把國民經濟搞上去，讓壓力容器更好地為生產服務，就必須保證壓力容器的安全運行。這就是壓力容器的安全性問題。隨著科技的不斷進步及對安全的日益重視，安全檢查的手段也不斷完善。對壓力容器安全的檢測手段就是無損檢測。無損檢測是一門新興的學科，發展的歷史并不長，但它伴著高科技的東風，發展非常迅速。壓力容器已經到了離開無損檢測就不可能有安全生產可言的程度。

　　3.1定義

　　無損檢測顧名思義，就是沒有破損的檢測。它保持了原容器的完整性，對容器沒有任何損傷，又可以發現內在缺陷，所以，無損檢測在壓力容器的生產運行中，起著至關重要的作用，甚至可檢出正在產生和發展的缺陷。無損檢測也是一門綜合學科，包含多個領域的知識;也是一門綜合藝術。學好、用好這門學科，對鍋爐壓力容器的安全生產，能起到保駕護航的作用�！冻袎涸O備無損檢測》NB/T47013.1-2015[2]規定了射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測、泄漏檢測、目視檢測、發聲檢測、衍射時差法超聲檢測、X射線數字成像檢測、漏磁檢測和脈沖渦流等無損檢測方法的一般要求和使用原則。到目前為止，前4種方法是壓力容器制造質量檢驗和定期檢驗最常用的無損檢測方法。

　　3.2分類及其特點

　　1.射線檢測

　　自倫琴發現X射線以來，至今已經應用在各領域。工業射線在壓力容器安全生產中占著主導的地位。相對不同厚壁的容器，采用不同的設備，從普通的X射線機到放射性同位素，直至加速器等。人們熟悉的“透視”就是X射線在醫學上的應用，它沒有給人們的機體造成損傷(是小的損傷，殺了一些白細胞)，而發現病變達到利用的目的。工業射線也是如此，隨著科技的不斷進步，已能發現很小的缺陷。射線檢測使容器在制造過程中發現缺陷，及時進行修補，安全生產。

　　2.超聲波檢測

　　超聲波檢測是利用聲在不同介質中的傳播速度不同而進行的一種檢驗方法。容器壁內部有雜質，其聲波傳播速度就要改變，從而發現缺陷，消除缺陷。這種方法也主要是檢測內部缺陷，是與射線檢驗互補的檢驗方法，超聲波檢測是線面缺陷的檢測，射線檢測是體積缺陷的檢測。

　　3.磁粉檢測、渦流檢測、著色檢測磁粉檢測、渦流檢測、著色檢測主要是檢查表面和近表面的缺陷，是上兩種檢測方法的補充。這并不是說它們不重要，相反它們在在役的容器檢驗中起著相當重要的作用。在每年的檢驗中，都能發現表面及近表面的裂紋等危險缺陷。

　　4.聲發射檢測聲發射檢測這是一個較新的學科，20世紀50年代誕生，但其發展非常迅速。它是利用材料發聲這一物理現象，在外部條件(如力、熱、電磁等)作用下，內部缺陷狀態發生改變。由于這種改變，使材料內部的能量分布改變，使一部分能量以瞬態應力波的形式釋放出來。這就是聲發射技術。它還可以發現正在擴展的缺陷[3]。

　　3.3應用特點

　　1.無損檢測要與破壞性檢測相配合無損檢測的最大特點是能在不損傷檢測對象(如材料、工件和結構)的前提下對其進行檢測，所以實施無損檢測后，產品的檢查率可以達到100%。但是無損檢測技術自身也存在局限性，并不是所有需要測試的項目和指標都能進行無損檢測，某些安全性項目和試驗只能采用破壞性檢測，目前無損檢測還不能完全代替破壞性檢測。也就是說，對一個工件、材料、機器設備的評價，必須把無損檢測的結果與破壞性檢測的結果互相對比和配合，才能做出準確的評定、例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進行爆破試驗;評價焊接接頭質量除了要進行無損檢測外還要切取試樣進行力學性能試驗，有時還要做金相和斷口檢驗。

　　2.正確選用實施無損檢測的時機在進行無損檢測時，必須根據無損檢測的目的，正確選擇無損檢測實施的時機。例如，鍛件的超聲檢測，一般安排在鍛造完成且進行過粗加工后，鉆孔、銑槽、精磨等最終機加工前，因為此時掃查面較平整，耦合較好，有可能干擾檢測的孔、槽、臺還未加工，發現質量問題處理比較容易，損失也比較小;又例如，要檢查高強鋼焊縫有無延遲裂紋，無損檢測實施的時機就應安排在焊接完成至少24小時以后進行。要檢查熱處理工藝是否正確，就應將無損檢測實施時機放在熱處理之后進行。只有正確的選用實施無損檢測的時機，才能順利地完成檢測，正確評價產品質量。

　　3.正確選用最適當的無損檢測方法無損檢測在應用中，由于檢測方法本身有局限性，不能適用于所有工件和所有缺陷，為了提高檢測結果的可靠性，必須在檢測前，根據被檢物的材質、結構、形狀、尺寸，預計可能產生什么種類、什么形狀的缺陷，在什么部位、什么方向產生。根據以上種種情況分析，然后根據無損檢測方法各自的特點選擇最適合的檢測方法。例如，鋼板的分層缺陷因其延伸方向與板平行，就不適合射線檢測而應選擇超聲檢測;檢查工件表面細小的裂紋就不應選擇射線和超聲檢測，而應選擇磁粉和滲透檢測。此外，選用無損檢測方法和應用時還應充分認識到，檢測的目的不是片面追求那種過高要求的產品“高質量”，而是在保證充分安全性的同時要保證產品的經濟性。只有這樣，無損檢測方法的選擇和應用才是正確的、合理的。

　　4.綜合應用各種無損檢測方法在無損檢測應用中，必須認識到任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種無損檢測方法都有它自己的優點，也有它的缺點。因此，在無損檢測的應用中，如果可能，不要只采用一種無損檢測方法，而應盡可能多的同時采用幾種方法，以便保證各種檢測方法互相取長補短，從而取得更多的信息。另外，還應利用無損檢測以外的其他檢測所得的信息，利用有關材料、焊接、加工工藝的知識及產品結構的知識、綜合起來進行判斷，例如，超聲波對裂紋缺陷探測靈敏度較高，但定性不準是其不足，而射線的優點之一是對缺陷定性比較準確，兩者配合適用，就能保證檢測結果既可靠又準確。

　　4結束語

　　壓力容器既是工業生產中常用設備，又是一種比較容易發生惡性事故的特殊設備。隨著現代化大工業的出現及核能的利用，壓力容器的事故逐漸增多，造成的危害也越來越大。因此，人們對壓力容器的安全性問題引起了足夠的重視。幾個發達的工業國家對壓力容器造成的事故都有統計資料，對其安全問題相對也解決得很好，但也沒有杜絕這類事故的發生。因此，人們對這類壓力設備的安全問題倍加關注。我國是世界上鍋爐和壓力容器數量最多的國家，大約有一百多萬臺鍋爐和壓力容器主要分布于石油、石油化工、化學、核能等工礦企業。

　　近10年間，發生鍋爐、壓力容器爆炸事故是發達國家的數倍以上，災難性事故甚至更高。事關人命關天的大事一定要慎之又慎，因此，我國對壓力容器的安全問題更加重視。而無損檢測作為壓力容器安全生產的重要保證的手段之一，其可靠性和準確性，以及使用效果是壓力容器安全更有力的保障。故完善無損檢測技術，科學合理地應用這些無損檢測方法，可有效提高壓力容器的安全性，使之更好地為人類服務。

　　參考文獻：

　　[1]中國特種設備檢測研究院.固定式壓力容器安全技術監察規程：TSG21-2016[S].北京：新華出版社，2016.

　　[2]全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會.承壓設備無損檢測：NB/T47013.1-2015[S].北京：新華出版社，2015.

　　[3]強天鵬.壓力容器檢驗[M].北京：新華出版社，2008.

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