本文摘要：摘要：壓力容器的安全不僅關(guān)系到工廠的安全生產(chǎn)，還會(huì)影響到環(huán)境安全、人身安全及財(cái)產(chǎn)安全，而無損檢測正是保證壓力容器安全性的一個(gè)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(yīng)用特點(diǎn)，提出完善檢測方法對(duì)壓力容器的安全性提供更強(qiáng)有力的保
摘要：壓力容器的安全不僅關(guān)系到工廠的安全生產(chǎn)，還會(huì)影響到環(huán)境安全、人身安全及財(cái)產(chǎn)安全，而無損檢測正是保證壓力容器安全性的一個(gè)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(yīng)用特點(diǎn)，提出完善檢測方法對(duì)壓力容器的安全性提供更強(qiáng)有力的保證。
關(guān)鍵詞：壓力容器;設(shè)備安全;無損檢測;使用方法
相關(guān)論文投稿刊物：《壓力容器》主要報(bào)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(jī)械的輔助承壓設(shè)備等的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、試驗(yàn)研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料進(jìn)展、焊接技術(shù)、無損檢測、安全分析、監(jiān)察技術(shù)、使用管理以及國外壓力容器研究技術(shù)進(jìn)展、壓力容器行業(yè)動(dòng)態(tài)信息等。
1概述
隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，一方面為人類提供了更多、更好的物質(zhì)生活條件，另一方面現(xiàn)代化大生產(chǎn)又隱藏著極為嚴(yán)重的災(zāi)害，而壓力容器就是這種容易發(fā)生這種災(zāi)害的特殊設(shè)備。從宏觀上分析，壓力容器發(fā)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(shí)發(fā)生斷裂，或在運(yùn)行過程中缺陷逐漸擴(kuò)展到臨界狀態(tài)而導(dǎo)致破壞事故;另一類是容器本身雖然完好，但由于使用維護(hù)不當(dāng)或人為操作失誤而直接造成的嚴(yán)重事故。一旦壓力容器發(fā)生事故，不僅僅會(huì)使工廠停產(chǎn)、污染環(huán)境和影響社會(huì)安定，還會(huì)使國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成難以估量的損失。因此，保障壓力容器的安全性是一個(gè)重要的課題，而無損檢測正是保證壓力容器安全性的一個(gè)重要手段，故要大力加強(qiáng)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(zhì)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(guī)定，設(shè)計(jì)壓力低于0.1MPa的容器屬于常壓容器，而設(shè)計(jì)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?yàn)閴毫Σ皇潜碚靼踩阅艿奈┮恢笜?biāo)。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(fā)生破裂造成的損失和危害也就越大。此外，容器內(nèi)的介質(zhì)特性對(duì)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(fā)生事故，除了爆炸造成的損失外，由于介質(zhì)泄漏或擴(kuò)散而引起的化學(xué)爆炸、起火燃燒、中毒污染，導(dǎo)致的后果極其嚴(yán)重。因此，壓力、容積、介質(zhì)特性是與安全相關(guān)的3個(gè)重要參數(shù)�！豆潭ㄊ綁毫θ萜靼踩夹g(shù)監(jiān)察規(guī)程》(以下簡稱《容規(guī)》)從安全管理角度出發(fā)，將同時(shí)具備下列3個(gè)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(nèi)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(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體[1]。
2.3權(quán)威的定義
2009年1月修訂的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》附則中規(guī)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(shè)備，其范圍規(guī)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(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器和移動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)T≤60℃的液體的氣瓶;醫(yī)用氧艙等�？梢哉J(rèn)為，這個(gè)規(guī)定是對(duì)壓力容器做出的最權(quán)威的定義，只要符合上述規(guī)定的容器即為壓力容器，其設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理、改造和管理都必須接受安全監(jiān)察。
3無損檢測
壓力容器是在化工、石油化工、核能、冶金、機(jī)械、輕工、食品、紡織、航空、航天以及海洋石油工業(yè)中廣泛使用的、有爆炸危險(xiǎn)的承壓設(shè)備，因此要把國民經(jīng)濟(jì)搞上去，讓壓力容器更好地為生產(chǎn)服務(wù)，就必須保證壓力容器的安全運(yùn)行。這就是壓力容器的安全性問題。隨著科技的不斷進(jìn)步及對(duì)安全的日益重視，安全檢查的手段也不斷完善。對(duì)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(xué)科，發(fā)展的歷史并不長，但它伴著高科技的東風(fēng)，發(fā)展非常迅速。壓力容器已經(jīng)到了離開無損檢測就不可能有安全生產(chǎn)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(duì)容器沒有任何損傷，又可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)在缺陷，所以，無損檢測在壓力容器的生產(chǎn)運(yùn)行中，起著至關(guān)重要的作用，甚至可檢出正在產(chǎn)生和發(fā)展的缺陷。無損檢測也是一門綜合學(xué)科，包含多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí);也是一門綜合藝術(shù)。學(xué)好、用好這門學(xué)科，對(duì)鍋爐壓力容器的安全生產(chǎn)，能起到保駕護(hù)航的作用�！冻袎涸O(shè)備無損檢測》NB/T47013.1-2015[2]規(guī)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(fā)聲檢測、衍射時(shí)差法超聲檢測、X射線數(shù)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(zhì)量檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)最常用的無損檢測方法。
3.2分類及其特點(diǎn)
1.射線檢測
自倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來，至今已經(jīng)應(yīng)用在各領(lǐng)域。工業(yè)射線在壓力容器安全生產(chǎn)中占著主導(dǎo)的地位。相對(duì)不同厚壁的容器，采用不同的設(shè)備，從普通的X射線機(jī)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(yī)學(xué)上的應(yīng)用，它沒有給人們的機(jī)體造成損傷(是小的損傷，殺了一些白細(xì)胞)，而發(fā)現(xiàn)病變達(dá)到利用的目的。工業(yè)射線也是如此，隨著科技的不斷進(jìn)步，已能發(fā)現(xiàn)很小的缺陷。射線檢測使容器在制造過程中發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，安全生產(chǎn)。
2.超聲波檢測
超聲波檢測是利用聲在不同介質(zhì)中的傳播速度不同而進(jìn)行的一種檢驗(yàn)方法。容器壁內(nèi)部有雜質(zhì)，其聲波傳播速度就要改變，從而發(fā)現(xiàn)缺陷，消除缺陷。這種方法也主要是檢測內(nèi)部缺陷，是與射線檢驗(yàn)互補(bǔ)的檢驗(yàn)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(bǔ)充。這并不是說它們不重要，相反它們?cè)谠谝鄣娜萜鳈z驗(yàn)中起著相當(dāng)重要的作用。在每年的檢驗(yàn)中，都能發(fā)現(xiàn)表面及近表面的裂紋等危險(xiǎn)缺陷。
4.聲發(fā)射檢測聲發(fā)射檢測這是一個(gè)較新的學(xué)科，20世紀(jì)50年代誕生，但其發(fā)展非常迅速。它是利用材料發(fā)聲這一物理現(xiàn)象，在外部條件(如力、熱、電磁等)作用下，內(nèi)部缺陷狀態(tài)發(fā)生改變。由于這種改變，使材料內(nèi)部的能量分布改變，使一部分能量以瞬態(tài)應(yīng)力波的形式釋放出來。這就是聲發(fā)射技術(shù)。它還可以發(fā)現(xiàn)正在擴(kuò)展的缺陷[3]。
3.3應(yīng)用特點(diǎn)
1.無損檢測要與破壞性檢測相配合無損檢測的最大特點(diǎn)是能在不損傷檢測對(duì)象(如材料、工件和結(jié)構(gòu))的前提下對(duì)其進(jìn)行檢測，所以實(shí)施無損檢測后，產(chǎn)品的檢查率可以達(dá)到100%。但是無損檢測技術(shù)自身也存在局限性，并不是所有需要測試的項(xiàng)目和指標(biāo)都能進(jìn)行無損檢測，某些安全性項(xiàng)目和試驗(yàn)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(duì)一個(gè)工件、材料、機(jī)器設(shè)備的評(píng)價(jià)，必須把無損檢測的結(jié)果與破壞性檢測的結(jié)果互相對(duì)比和配合，才能做出準(zhǔn)確的評(píng)定、例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進(jìn)行爆破試驗(yàn);評(píng)價(jià)焊接接頭質(zhì)量除了要進(jìn)行無損檢測外還要切取試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，有時(shí)還要做金相和斷口檢驗(yàn)。
2.正確選用實(shí)施無損檢測的時(shí)機(jī)在進(jìn)行無損檢測時(shí)，必須根據(jù)無損檢測的目的，正確選擇無損檢測實(shí)施的時(shí)機(jī)。例如，鍛件的超聲檢測，一般安排在鍛造完成且進(jìn)行過粗加工后，鉆孔、銑槽、精磨等最終機(jī)加工前，因?yàn)榇藭r(shí)掃查面較平整，耦合較好，有可能干擾檢測的孔、槽、臺(tái)還未加工，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題處理比較容易，損失也比較小;又例如，要檢查高強(qiáng)鋼焊縫有無延遲裂紋，無損檢測實(shí)施的時(shí)機(jī)就應(yīng)安排在焊接完成至少24小時(shí)以后進(jìn)行。要檢查熱處理工藝是否正確，就應(yīng)將無損檢測實(shí)施時(shí)機(jī)放在熱處理之后進(jìn)行。只有正確的選用實(shí)施無損檢測的時(shí)機(jī)，才能順利地完成檢測，正確評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量。
3.正確選用最適當(dāng)?shù)臒o損檢測方法無損檢測在應(yīng)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(jié)果的可靠性，必須在檢測前，根據(jù)被檢物的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸，預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生什么種類、什么形狀的缺陷，在什么部位、什么方向產(chǎn)生。根據(jù)以上種種情況分析，然后根據(jù)無損檢測方法各自的特點(diǎn)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(yīng)選擇超聲檢測;檢查工件表面細(xì)小的裂紋就不應(yīng)選擇射線和超聲檢測，而應(yīng)選擇磁粉和滲透檢測。此外，選用無損檢測方法和應(yīng)用時(shí)還應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到，檢測的目的不是片面追求那種過高要求的產(chǎn)品“高質(zhì)量”，而是在保證充分安全性的同時(shí)要保證產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。只有這樣，無損檢測方法的選擇和應(yīng)用才是正確的、合理的。
4.綜合應(yīng)用各種無損檢測方法在無損檢測應(yīng)用中，必須認(rèn)識(shí)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(yōu)點(diǎn)，也有它的缺點(diǎn)。因此，在無損檢測的應(yīng)用中，如果可能，不要只采用一種無損檢測方法，而應(yīng)盡可能多的同時(shí)采用幾種方法，以便保證各種檢測方法互相取長補(bǔ)短，從而取得更多的信息。另外，還應(yīng)利用無損檢測以外的其他檢測所得的信息，利用有關(guān)材料、焊接、加工工藝的知識(shí)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的知識(shí)、綜合起來進(jìn)行判斷，例如，超聲波對(duì)裂紋缺陷探測靈敏度較高，但定性不準(zhǔn)是其不足，而射線的優(yōu)點(diǎn)之一是對(duì)缺陷定性比較準(zhǔn)確，兩者配合適用，就能保證檢測結(jié)果既可靠又準(zhǔn)確。
4結(jié)束語
壓力容器既是工業(yè)生產(chǎn)中常用設(shè)備，又是一種比較容易發(fā)生惡性事故的特殊設(shè)備。隨著現(xiàn)代化大工業(yè)的出現(xiàn)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(duì)壓力容器的安全性問題引起了足夠的重視。幾個(gè)發(fā)達(dá)的工業(yè)國家對(duì)壓力容器造成的事故都有統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)其安全問題相對(duì)也解決得很好，但也沒有杜絕這類事故的發(fā)生。因此，人們對(duì)這類壓力設(shè)備的安全問題倍加關(guān)注。我國是世界上鍋爐和壓力容器數(shù)量最多的國家，大約有一百多萬臺(tái)鍋爐和壓力容器主要分布于石油、石油化工、化學(xué)、核能等工礦企業(yè)。
近10年間，發(fā)生鍋爐、壓力容器爆炸事故是發(fā)達(dá)國家的數(shù)倍以上，災(zāi)難性事故甚至更高。事關(guān)人命關(guān)天的大事一定要慎之又慎，因此，我國對(duì)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(chǎn)的重要保證的手段之一，其可靠性和準(zhǔn)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(shù)，科學(xué)合理地應(yīng)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(wù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]中國特種設(shè)備檢測研究院.固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程：TSG21-2016[S].北京：新華出版社，2016.
[2]全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).承壓設(shè)備無損檢測：NB/T47013.1-2015[S].北京：新華出版社，2015.
[3]強(qiáng)天鵬.壓力容器檢驗(yàn)[M].北京：新華出版社，2008.
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///jzlw/22012.html
