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对于超高压容器及管道的检测简探对于超高压容器及管道的检测简探摘要：本文首先对于超高压容器和管道的相关特点作出了相关 分析，然后从超声检测、表面检测以及声发射检测三个方面对检测技 术作出相关的探讨 关键词：无损检测；超高压容器；管道;表面 一、超高压容器和管道的特点 （1）压力高，内外径之比小超高压容器和管道的工作压力往往大于lOOMPa,其内 外径之比一般小于0.6,因此其筒体受力特点不同于薄层壳体，由 Lame公式可知，在内压作用下，超高压水晶釜处于复杂的三维应力 状态 （2）工作条件苛刻，材料的强度高，屈强比接近于1 超高压容器和管道一般采用高强钢材料，这类钢材对缺陷十分敏感, 任何微小的缺陷都有可能导致裂纹扩展，在裂纹达到一定尺寸后会产 生失稳扩展，引起爆破失效事故这要求材料应具有一些特殊的性能, 如横向力学性能好，断裂韧性高，回火脆性低，低周疲劳性能好和一 定的抗应力腐蚀及疲劳腐蚀性能，在选择超高压锻件时应特别注意强 度和塑性的合理匹配，在满足强度的前提下，尽可能提高材料的塑性 和韧性，选择合适的锻造比，严格控制硫、磷含量 （3）常在高温下工作许多超高压容器和管道在高温条件下工作，如超高压水 晶釜、超高压聚乙烯反应器和带蒸汽夹套管的乙烯输送管等。

对超高 压设备而言，由于筒体壁厚较大，内外壁之间存在一定温差当筒体 外部加热时，特别是在升温过程中内壁温度，使得内壁材料受到拉伸, 外壁受到压缩，产生温差应力 （4）应力集中对整体受力影响较大单层超高压容器采用的结构有堵底和肓孔结构，堵底部位由于 存在加工台阶而使其几何不连续，由此导致该部位存在较严重的应力 集中；盲孔结构的应力集中相对较低，但由于超高压设备的应力水平 高，其应力集中所产生的危害也是不能忽视的 （5）大多数超高压容器和管道在低周疲劳环境下使用大多数超高压容器和管道在 低周疲劳环境下使用，如聚乙烯反应器、超高压水品釜、等静压成形 设备、超高压乙烯输送管等，由于设备的开停车、压力和温度的波动、管道的振动等原因，使超高压容器和管道内壁特别是儿何尺寸不连续 处容易产生疲劳；另外，处于应力腐蚀介质环境下使用的超高压设备, 如超高压水晶釜，在高温高压氢氧化钠介质下运行，极有可能因碱脆 而导致设备失效 二、超高压容器和管道无损检测技术 1.超声检测 超高压容器筒体主要采用厚壁筒形锻件，其锻造工艺是先墩粗，后冲孔，再滚压，因而缺陷的取向比较复杂锻件缺陷可 分为铸造缺陷、锻造缺陷和热处理缺陷。

馅造缺陷主要有:缩孔残余、 疏松、夹杂、裂纹等；锻造缺陷主要有：折叠、白点、裂纹等热处 理缺陷主要有：裂纹等从筒体外表面采用超声检测方法能够达到检 测釜体内部缺陷和内表面缺陷两个目的进行超声检测时，一般用直 探头在外圆面和端面进行扫查，以探测体积型缺陷和与扫查面平行的 面积型缺陷；同时用横波斜探头在外圆面进行轴向和周向扫查，以分 别探测横向缺陷和平行于轴线的径向缺陷由于超高压容器筒体的壁 厚较大，纵波检测一般采用单晶直探头接触法进行扫查，检测可按照 JB/T4730. 3-2005的规定进行对筒形锻件横向缺陷的轴向超声检测 和内外径之比大于或等于0. 8筒形锻件的周向超声检测，可按照 JB/T4730-2005附录C的规定进行然后由于超高压容器筒体内、外 径之比通常小于0. 6,因此JB/T4730. 3-2005附录C不适用于超高压 容器筒体的周向检测超高压管道主要采用厚壁无缝钢管，一般采用 穿孔法和锻轧法制造穿孔法是用穿孔机穿孔，并同时用轧辐滚轧, 最后用心棒轧管机定径压延平整成型锻轧管常见缺陷与锻件类似, 一般为裂纹、白点、重皮等其中主要缺陷平行于管轴的径向缺陷（称 纵向缺陷），有时也有垂直于管轴线的径向缺陷（称横向缺陷）。

对于 管内纵向缺陷，一般利用横波进行轴向扫查探测；对于管内横向缺陷, 一般利用横波进行轴向扫查探测按耦合方式不同，探伤分为接触法 探伤和水浸法探伤 2.表面检测 （1）外表面检测对超高压外表面缺陷的表面检测比较容易实施，采用磁粉检测、渗透检测 均可以实现对外表面缺陷的检测对于铁磁性材料应优先采用磁粉检 测，通常采用荧光磁粉，以提高检测灵敏度；现场检测时一般选用移 动式和便携式磁粉探伤机，对工件进行局部或分段磁化；由于检测重 点为工件表面缺陷，根据不同磁化电流的特性，通常选用交流电磁化 以提高对表面缺陷的检测灵敏度非铁磁性材料或由于结构形状等原 因无法进行磁粉检测时，可采用渗透检测（推荐采用灵敏度较高的荧 光渗透检测），检测灵敏度应达到高灵敏度级别 （2）内表面 检测从超高压容器和管道基本结构和实际工作状况来看，在使用过 程中，筒体内壁处于最危险的三向应力状态，以至于可能发生屈服或 塑性流动特别是因结构导致应力集中的部位（如台阶、退刀槽、螺 纹齿根、管道弯头处等），容易出现疲劳破坏和应力腐蚀破坏因此 筒体内壁是在用超高压容器和管道的检测重点由于超高压容器和管 道内径小，检验人员无法进入，使许多检测手段无法实施。

因此对于 内表面裂纹的检测，一般不能进入内部进行磁粉和渗透检测，应以工 业内窥镜检查为主，还可选用磁记忆、涡流检测 3.声发射检 测 超高压容器运行过程中受强大的内应力作用，如果出现屈服、 缺陷开裂等现象，将会发出应力波，这一现象称为声发射声发射检 测能对运行过程中的设备实现实时监测在整个过程中，只需将一定 数量的传感器固定在各个位置声发射检测能十分灵敏、迅速地反映 出材料内部的瞬间不稳定性，也可确定设备中存在的活性缺陷的位置 及其活度采用声发射检测技术的H的是检测设备中是否存在活性缺 陷，是设备安全运行口寸实时监控的有效手段 四、结语 综 上所述，在超高压容器和管道的各种无损检测方法中，超声检测方法 既能检测内部缺陷乂能检测内外表面缺陷，是超高压容器和管道主要 的无损检测方法用直探头可检测出与釜体外圆表面平行的缺陷，用 不同角度的斜探头从外圆面探测，可检测出筒形件内部径向和轴向缺 陷但对径向缺陷进行检测，必须进行一系列工艺试验，取得成熟的 检测工艺目前国内在内外径之比小于0. 8的厚壁筒形件的超声检测 方法、检测工艺、超声检测试块和检测标准方面开展的工作尚不成熟, 标准的编制仅停留在企业标准层次上。

最大的难点在于超声横波检测 时其探头选择、试块标定、扫查方式和缺陷评定等如何规范化。