金属压力容器压力管道裂纹无损检测技术研究

东营市特种设备检验所 山东东营 257091

在产品制造过程中，无损检测在保证产品质量方面发挥着举足轻重的作用；但是鉴于无损检测专业的特殊性，且检测结果受各类因素影响较大，因此，应在无损检测过程中进行严格的控制，以保证检测结果的可靠有效。

1 无损检测技术在压力管道检验中的应用

1.1 射线探伤技术

射线探伤技术就是借助X、Y 射线对承压类设备进行设备缺陷的探测，能够对压力管道、容器等设备表面裂纹、气孔、内外部缺陷等进行精确识别和检测。射线探伤技术存在明显的X 射线厚度差，使得设备上细微的缺陷也能够清楚地检测和识别，另外，射线探伤技术可以借助图像技术精准的计算缺陷的长度、宽度等信息，并且呈现给检测人员，但是，X、Y射线对人体存在一定的辐射伤害，因此，操作人员要做好防护[1]。

1.2 超声波探伤技术

超声波具有在介质传播过程中会表现出衰减的特性，超声波探伤技术就是借助超声波的这一特性来完成设备缺陷的检测的。另外，超声波的穿透性极强，能够穿透很厚的钢板及焊缝，这是超声波探伤技术能够在压力管道检验中广泛应用的另一个主要原因。而且，超声波探伤技术具有检测精度高、技术指向性好、探测速度快以及穿透力强的特点，使得该技术还被广泛地应用在碳钢、压力容器锻件、大型箱壳体以及管材等方面，能够识别出内外部缺陷、焊接不良以及裂纹等缺陷。此外，超声波对人体没有辐射伤害，同样促进了超声波探伤技术在压力管道检测领域的发展。

2 无损检测技术在金属压力容器压力管道裂纹中的应用

2.1 属压力容器压力管道裂纹数据采集

电磁波与金属介质的相互特性呈现传递与穿透特性，对于非金属介质呈现出吸收和反射特性，以电磁波传到原理作为理论依据，将微波振荡器作为电磁波信号源，向金属压力容器压力管道发射电磁波，以无限传感器作为信号接收装置，采集到金属压力容器压力管道微波信号。首先将微波振荡器的反射电桥两端利用无损电缆分别接入金属压力容器压力管道待测两端，同时将反射电桥一端与无线传感器相连接，将无线传感器与待测金属保持垂直状态，开启微波振荡器向容器管道发射电磁波，同时无线传感器对容器管道进行逐点扫描，采集到电磁波信号。为了保证采集信号的质量，在进行数据采集之前需要将微波发射装置与信号采集装置进行校准，校准电磁波导入口与导出口的开路、短路[2]。由于金属压力容器压力管道的内外径长度不同，所以微波导入频率也有所不同，通常情况下内径长度在15.10-15.60mm 之间，微波频率在47.20-48.05GHz范围内；外径长度在19.55-20.10mm 之间，微波频率为48.94-49.97GHz 范围内。

2.2 金属压力容器压力管道裂纹数据处理

当电磁波发射信号为突发型电磁波发射信号时，用于金属压力容器压力管道裂纹定位的相关参数Δt，可通过无线传感装置采集到的介质记录信号的达到时间来确定。由于在信号采集过程中，如果周围存在电缆、高压电线等其它金属介质，会干扰信号采集，使采集的微波信号为连续性发生信号，此时采集到的发射参数对裂纹检测没有任何意义，其中包括微波计数、电磁波计数率、微波上升时间、微波持续时间、微波幅度分布等。除此之外，电磁波发射信号的衰减现象，电磁波发射信号在结构中传播时的频散，微波多模态现象等问题，导致无线传感装置无法直接采集到接收信号的时间差，所以需要对采集到的数据进行处理。

3 检测前的控制

3.1 人员

人员资质是否满足要求是进行无损检测工作的前提，而证书则是对人员是否满足要求的基本证明。在从事各项检测活动之前，首先应该确认进行此次检测人员的资质是否满足要求。比如从事民用核安全设备检测的人员应持有国家核安全局颁发的民用核安全设备无损检验证书，从事压力容器等特种设备检测的人员应持有国家质检总局颁发的无损检验人员资格证书，而对于ASME核电产品而言，检测人员的资格要求应满足ASME 第三卷NX5000 的要求等等；日常操作前，要注意核查检测人员持有的证书是否能够覆盖本次检测活动。但是，证书仅仅是从事检测工作的基本要求，一般法规或标准都要求进行期间核查或连续工作记录证明，以确认检测人员的技能持续满足要求；针对此要求，无损检测资格证书管理人员应当关注并及时执行[3]。

3.2 执行文件

标准是检测的依据，也是最低要求，是必须要满足的；无损检测规程是标准的细化，也是指导检测活动的文件，具有一定的适用性；工艺卡则是针对具体产品所做的详细的作业指导书，具有较强的针对性。但需要注意的是，指导检测过程的程序不仅仅要满足标准的要求，还要满足上游设计文件或图纸的要求，并且无损检测程序一般要求报上游方审批。在核安全文化里面，使用“批准的程序”说的就是这个道理。因此，在检测工作开始前，应着重检查程序是否满足要求；在检测过程中，应重点查看检测人员是否依据程序及工艺卡进行工作。

3.3 设备

一般的检测方法都需要借助仪器设备等进行检测，因此满足要求的仪器设备也是检测结果可靠有效的保证。

4 压力管道检测的无损检测技术

4.1 利用电子监管平台，实现高效监管

目前工业管道信息在办理使用登记证时上传至监管平台，因公用管道和长输管道使用登记办理仍处于暂停状态，所以监管平台未上传此类设备信息，给监管部门和检验部门获取设备信息带来了很大困难，容易出现设备游离于动态监管之外的严重问题。压力管道安装企业应利用特种设备安全监管平台企业端口，在安装公用管道和长输管道报检至取得监督检验报告期间将设备信息完整上传至监管平台，实现特种设备监管部门通过电子监管系统获得此类管道信息，实施高效精准监管。

4.2 无损检测时间的合理确定

压力管道的无损检测，可以根据检测目的、检测材料和检测结果，确保检测时间符合规范要求。一般压力管道的检测时间安排在材料热处理后，例如，某些设备材料表现为裂纹延迟倾向，依据检测要求，设备需要将检测要求安排在焊接后的24h 内。另外，对于待测件的设备材质和厚度不同时，检测的时间也会存在较大的差异。目前，业内对于碳钢的检测多是选择磁粉技术进行无损检测，而对于不锈钢以及其他厚度较大的构建也多是采用超声波探伤技术进行检测。操作人员会根据材质、厚度及环境参数进行确定检测时间，以确保检测结果的准确度。

4.3 落实特种设备检验机构责，提高监检质量

压力管道监督检验机构要做到“守土有责、守土尽责”，要不断提升技术把关能力，检验要严格执行安全技术规范要求；要开展宣贯培训，不断强化监检人员对标准规范的理解力和执行力，规范监检报告、监检记录填写，提高监检质量，防范检验责任风险。同时，要增强服务意识，为企业提供更好的服务，为特种设备安全监管提供更有力的技术支撑。

4.4 无损检测技术的科学选择

由于检测技术的工作原理不同，其检测技术的适用范围和应用场景也存在着一定的差异，对于同一个压力管道进行无损检测，不同的检测技术检测结果会存在一定的差异，检测结果的精度与操作人员的实际工作经验息息相关。另外，操作人员通过培训或者实践经验能够根据被测物的材质和结构特征，选取科学的无损检测技术，一方面减少测试时间和成本，另一方面，能够提升检测精度，输出真实可信的检测报告。例如，压力管道中经常使用的钢板，在对其分层方向与板体平行缺陷检测时，应该选择超声波探伤技术，主要是因为超声波的穿透性强的特点，能够应对钢板厚的情况。

5 结语

在压力管道检验中应用无损检验技术对于问题的排查和解决都有较为重要的意义。在生产过程中要尽最大的努力避免发生安全事故，尤其是主要依赖于压力管道生产的企业，更要把其安全运行放在重点监控位置，在保证运行效率的情况下还要保证其运行环境安全稳定，如此才能够最大限度地减少安全隐患。因此要将无损检验技术合理应用到压力管道检验中，从而为生产企业经济效益的增长和稳定的发展奠定坚实的基础。