無損檢測技術在壓力容器方麵應用及其可靠性研究發展
科學理論
作者：馬成 高萁陽 王增超
摘 要：由於現代工業的不斷發展，對產品質量、結構安全、使用可靠性等提出了新的要求，因為無損檢測技術具備不破壞試件與檢測靈敏度高等優勢，因而其應用越來越廣泛。本文探討了多種無損檢測技術在壓力容器製造與維修中的應用情況，對國內外無損檢測可靠性研究進行介紹，指出了無損檢測技術在壓力容器製造與維修方麵的幾點發展趨勢。
關鍵詞：無損檢測；可靠性；壓力容器
從含義上分析，無損檢測技術指的是在不損傷材料、器件和結構的前提下進行檢測，特別是在封閉容器中，具有一般檢測所無可比擬的優越性。還有人定義現代無損檢測是指在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法，借助先進的設備器材和技術，對試件的內部及表麵結構，性質，狀態進行檢查和測試的方法。
在壓力容器製造與維修中，結構完整的破壞可能導致嚴重的事故和重大的經濟損失，因此為保證設備服役期間的安全性，通常采用無損檢測技術對設備進行檢查，由此可見無損檢測技術在壓力容器製造與維修中的應用前景廣闊。
1 壓力容器無損檢測技術
1.1超聲無損檢測技術
超聲檢測的應用範圍與領域十分廣泛，基本上涵蓋了工業檢測的各大領域，這一種方法的檢測深度大，因而缺陷定位準確，檢測的靈敏度也高，而且成本低，使用十分方便，速度也快，對人體無害，十分適宜現場使用。這種檢測方法可用於檢測對接焊縫內部埋藏缺陷與壓力容器焊縫內的表麵裂紋，壓力容器鍛件與高壓螺栓可能會出現裂紋的檢測，同時壓力容器中的無縫鋼管的檢測也是其主要應用方麵。
1.2電磁渦流無損檢測技術
隨著計算機和人工智能技術的發展，應用模糊計算推理和神經網絡技術進行多種信號處理與模式識別的研究受到普遍重視，引起了試圖用該技術解決電磁渦流檢測信號處理問題的興趣。我國對電磁渦流檢測技術的研究起步較晚。近年來，我國以清華大學和南京航空航天大學為代表的大專院校和科研單位在人工神經網絡技術和電磁渦流成像技術的研究方麵取得了很大成功。
1.3聲發射檢測技術
聲發射技術在較多方麵不同於其它的常規無損檢測方法，聲發射檢測作為一種動態檢測方法，所探測到的能力來自於被測物體的本身，因而對線性缺陷比較敏感。在一次試驗的過程中，能夠整體探測與評價整個結構內的缺陷狀態，並可預防因未知缺陷而引起的災難性失效，並限定壓力容器的最高工作壓力。
1.4磁記憶檢測技術
磁記憶檢測主要通過對構件磁化狀態進行測量進而對應力集中區進行推斷，主要對材料疲勞損傷、應力集中進行檢測、推斷。對於壓力容器而言，運行過程易受溫度、壓力、介質等因素的影響，應力集中部位易出現裂紋、疲勞開裂、腐蝕開裂等，事故、損傷易在該部位發生。在壓力容器的具體檢測中，首先利用磁記憶檢測儀器，快速掃描壓力容器焊縫，發現焊縫中的應力峰值部位，首次硬度檢測、內部超聲檢測、表麵磁粉檢測這些部位，及時發現材料所存在的微觀損傷、內部裂紋、表麵裂紋等，以此進行及時維修。
2無損檢測技術的可靠性研究進展
據文獻[1]可知，Packman等人是在係統研究無損檢測可靠性或靈敏性第一批人，以二項分布理論為基礎對POD進行分析。之後，80年代到今天，許多國家投入了大量資金，進行大量試驗研究用來評定不同NDT係統檢測能力。Silk經過分析，得到結構內部和表麵缺陷檢出概率（POD）曲線，並與Marshall等人得到結果進行對比分析。Dimitrijevic等人經過分析，得到POD作為缺陷尺寸函數關係圖，使得POD值得到了顯著改善和提高，即使缺陷尺寸小到僅4mm，POD值已達到0.993。