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摘 要：由于现代工业的不断发展，对产品质量、结构安全、使用可靠性等提出了新的要求，因为无损检测技术具备不破坏试件与检测灵敏度高等优势，因而其应用越来越广泛。本文探讨了多种无损检测技术在压力容器制造与维修中的应用情况，对国内外无损检测可靠性研究进行介绍，指出了无损检测技术在压力容器制造与维修方面的几点发展趋势。
关键词：无损检测；可靠性；压力容器
从含义上分析，无损检测技术指的是在不损伤材料、器件和结构的前提下进行检测，特别是在封闭容器中，具有一般检测所无可比拟的优越性。还有人定义现代无损检测是指在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法，借助先进的设备器材和技术，对试件的内部及表面结构，性质，状态进行检查和测试的方法。
在压力容器制造与维修中，结构完整的破坏可能导致严重的事故和重大的经济损失，因此为保证设备服役期间的安全性，通常采用无损检测技术对设备进行检查，由此可见无损检测技术在压力容器制造与维修中的应用前景广阔。
1 压力容器无损检测技术
1.1超声无损检测技术
超声检测的应用范围与领域十分广泛，基本上涵盖了工业检测的各大领域，这一种方法的检测深度大，因而缺陷定位准确，检测的灵敏度也高，而且成本低，使用十分方便，速度也快，对人体无害，十分适宜现场使用。这种检测方法可用于检测对接焊缝内部埋藏缺陷与压力容器焊缝内的表面裂纹，压力容器锻件与高压螺栓可能会出现裂纹的检测，同时压力容器中的无缝钢管的检测也是其主要应用方面。
1.2电磁涡流无损检测技术
随着计算机和人工智能技术的发展，应用模糊计算推理和神经网络技术进行多种信号处理与模式识别的研究受到普遍重视，引起了试图用该技术解决电磁涡流检测信号处理问题的兴趣。我国对电磁涡流检测技术的研究起步较晚。近年来，我国以清华大学和南京航空航天大学为代表的大专院校和科研单位在人工神经网络技术和电磁涡流成像技术的研究方面取得了很大成功。
1.3声发射检测技术
声发射技术在较多方面不同于其它的常规无损检测方法，声发射检测作为一种动态检测方法，所探测到的能力来自于被测物体的本身，因而对线性缺陷比较敏感。在一次试验的过程中，能够整体探测与评价整个结构内的缺陷状态，并可预防因未知缺陷而引起的灾难性失效，并限定压力容器的最高工作压力。
1.4磁记忆检测技术
磁记忆检测主要通过对构件磁化状态进行测量进而对应力集中区进行推断，主要对材料疲劳损伤、应力集中进行检测、推断。对于压力容器而言，运行过程易受温度、压力、介质等因素的影响，应力集中部位易出现裂纹、疲劳开裂、腐蚀开裂等，事故、损伤易在该部位发生。在压力容器的具体检测中，首先利用磁记忆检测仪器，快速扫描压力容器焊缝，发现焊缝中的应力峰值部位，首次硬度检测、內部超声检测、表面磁粉检测这些部位，及时发现材料所存在的微观损伤、内部裂纹、表面裂纹等，以此进行及时维修。
2无损检测技术的可靠性研究进展
据文献[1]可知，Packman等人是在系统研究无损检测可靠性或灵敏性第一批人，以二项分布理论为基础对POD进行分析。之后，80年代到今天，许多国家投入了大量资金，进行大量试验研究用来评定不同NDT系统检测能力。Silk经过分析，得到结构内部和表面缺陷检出概率（POD）曲线，并与Marshall等人得到结果进行对比分析。Dimitrijevic等人经过分析，得到POD作为缺陷尺寸函数关系图，使得POD值得到了显著改善和提高，即使缺陷尺寸小到仅4mm，POD值已达到0.993。
国内对无损检测可靠性研究较晚，所做研究相对较少。20世纪90年代中期至今，刘秀丽等人[2]对磁粉法检测表面裂纹的POD曲线的测定进行了研究，得到置信水平95%下的POD-缺陷尺寸的函数关系曲线，并分别应用二参数威布尔、指数和幂函数对POD与缺陷尺寸之间的函数关系进行了回归分析。同时在文献[3]中阐述了无损检测检出概率（POD）的统计分析方法。贾永泰等人[4]在完成“八五”国家重点科技攻关项目专题分项“在役压力容器危害性缺陷的超声检测可靠性研究”，得到如下试验结果：超声探伤系统的检测能力在95%置信水平（Confidence Level， CL）下，对缺陷长度>10mm，且缺陷自身深度尺寸h≥1.0mm的缺陷具有90%的检出概率，并绘出了超声探伤检测概率随缺陷自身深度尺寸变化的POD/CL-h概率曲线。尤为重要的是研究过程发现和突破了现有理论误认的超声检测对自身深度尺寸<2mm的缺陷不能测出的结论。
尽管对无损检测系统的检测能力和缺陷尺寸分布规律有较广泛研究，但以下几方面的问题尚有待于进一步解决。如如何定量评定无损检测中检验结果的有效性；对于不同的结构形状、不同的焊缝方向，缺陷参数的不确定性又将如何区别对待；确定缺陷尺寸分布规律时，如何考虑无损检测检出概率的影响等等。对于上述问题陈国华[5]教授在《模糊理论在焊缝缺陷质量等级评定中的应用研究》一文中从理论上进行了初步的探讨。如果条件允许，笔者欲从实验角度进一步论证模糊理论在压力容器的无损检测中应用。
3无损检测技术在压力容器安全中的应用展望
无损检测技术的可靠性在压力容器的安全评定中地位日益重要。因为现在压力容器的数量不仅在增加，而且越来越多的在役设备的安全运行也需要无损检测技术的支持。对此，本文尝试指出其发展趋势：
①无损检测技术可靠性将日益提高，检测、定量、断裂力学评定、专家知识应用等一体化安全评定系统将会日益得到发展。
②无损检测技术在压力容器安全中应用领域将更加广泛。不仅应用于缺陷检测，还将用于蠕变损伤、启裂监控
③随着无损检测技术的发展，对材料的微观评价和无损评价成为可能，在这些新领域的应用将带来极大的社会效益和经济效益。
④便于外场使用的数字化智能无损检测产品将会发挥越来越广阔的作用。计算机硬、软件及人工智能算法和图象处理技术为其提供了条件。
⑤智能无损检测技术的发展将使基于知识面向工程的含缺陷压力容器安全评定方法的建立成为可能，开展结构可靠性在线智能评价技术领域的研究便是十分重要的方向。
4结语
在压力容器检测中，无损检测技术发挥重要作用，但目前国内无损检测技术与国际相比还存在较大差距，因而无损检测还有较大的拓展空间。若有机会，希望大家继续加强研究，以国外同类先进仪器为目标，不断研制开发更新型的检测仪器，使我国的压力容器无损检测技术更趋成熟。
参考文献
[1] Provan JW主编，航空航天工业部AFFD系统工程办公室译.概率断裂力学和可靠性[M].北京：航空工业出版社，1989.
[2] 刘秀丽，左富纯，黄华斌.磁粉法检测表面裂纹概率曲线的测定[J].试验力学，1995，10（1）：91-94.
[3] 刘秀丽，左富纯.无损检测技术检出概率统计分析方法[J].无损检测，1996，18 （1）：9-11.
[4] 贾永泰.超声探伤对危害性缺陷的检测可靠性研究（“八五”国家重点科技攻关课题《在役锅炉压力容器安全评估与预防技术研究》专题研究分项资料）[R].1995.
[5] 陈国华，模糊理论在焊缝缺陷质量等级评定中的应用研究[J]，无损检测，1998，2（2）：39-40.
关键词：无损检测；可靠性；压力容器
从含义上分析，无损检测技术指的是在不损伤材料、器件和结构的前提下进行检测，特别是在封闭容器中，具有一般检测所无可比拟的优越性。还有人定义现代无损检测是指在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法，借助先进的设备器材和技术，对试件的内部及表面结构，性质，状态进行检查和测试的方法。
在压力容器制造与维修中，结构完整的破坏可能导致严重的事故和重大的经济损失，因此为保证设备服役期间的安全性，通常采用无损检测技术对设备进行检查，由此可见无损检测技术在压力容器制造与维修中的应用前景广阔。
1 压力容器无损检测技术
1.1超声无损检测技术
超声检测的应用范围与领域十分广泛，基本上涵盖了工业检测的各大领域，这一种方法的检测深度大，因而缺陷定位准确，检测的灵敏度也高，而且成本低，使用十分方便，速度也快，对人体无害，十分适宜现场使用。这种检测方法可用于检测对接焊缝内部埋藏缺陷与压力容器焊缝内的表面裂纹，压力容器锻件与高压螺栓可能会出现裂纹的检测，同时压力容器中的无缝钢管的检测也是其主要应用方面。
1.2电磁涡流无损检测技术
随着计算机和人工智能技术的发展，应用模糊计算推理和神经网络技术进行多种信号处理与模式识别的研究受到普遍重视，引起了试图用该技术解决电磁涡流检测信号处理问题的兴趣。我国对电磁涡流检测技术的研究起步较晚。近年来，我国以清华大学和南京航空航天大学为代表的大专院校和科研单位在人工神经网络技术和电磁涡流成像技术的研究方面取得了很大成功。
1.3声发射检测技术
声发射技术在较多方面不同于其它的常规无损检测方法，声发射检测作为一种动态检测方法，所探测到的能力来自于被测物体的本身，因而对线性缺陷比较敏感。在一次试验的过程中，能够整体探测与评价整个结构内的缺陷状态，并可预防因未知缺陷而引起的灾难性失效，并限定压力容器的最高工作压力。
1.4磁记忆检测技术
磁记忆检测主要通过对构件磁化状态进行测量进而对应力集中区进行推断，主要对材料疲劳损伤、应力集中进行检测、推断。对于压力容器而言，运行过程易受温度、压力、介质等因素的影响，应力集中部位易出现裂纹、疲劳开裂、腐蚀开裂等，事故、损伤易在该部位发生。在压力容器的具体检测中，首先利用磁记忆检测仪器，快速扫描压力容器焊缝，发现焊缝中的应力峰值部位，首次硬度检测、內部超声检测、表面磁粉检测这些部位，及时发现材料所存在的微观损伤、内部裂纹、表面裂纹等，以此进行及时维修。
2无损检测技术的可靠性研究进展
据文献[1]可知，Packman等人是在系统研究无损检测可靠性或灵敏性第一批人，以二项分布理论为基础对POD进行分析。之后，80年代到今天，许多国家投入了大量资金，进行大量试验研究用来评定不同NDT系统检测能力。Silk经过分析，得到结构内部和表面缺陷检出概率（POD）曲线，并与Marshall等人得到结果进行对比分析。Dimitrijevic等人经过分析，得到POD作为缺陷尺寸函数关系图，使得POD值得到了显著改善和提高，即使缺陷尺寸小到仅4mm，POD值已达到0.993。
国内对无损检测可靠性研究较晚，所做研究相对较少。20世纪90年代中期至今，刘秀丽等人[2]对磁粉法检测表面裂纹的POD曲线的测定进行了研究，得到置信水平95%下的POD-缺陷尺寸的函数关系曲线，并分别应用二参数威布尔、指数和幂函数对POD与缺陷尺寸之间的函数关系进行了回归分析。同时在文献[3]中阐述了无损检测检出概率（POD）的统计分析方法。贾永泰等人[4]在完成“八五”国家重点科技攻关项目专题分项“在役压力容器危害性缺陷的超声检测可靠性研究”，得到如下试验结果：超声探伤系统的检测能力在95%置信水平（Confidence Level， CL）下，对缺陷长度>10mm，且缺陷自身深度尺寸h≥1.0mm的缺陷具有90%的检出概率，并绘出了超声探伤检测概率随缺陷自身深度尺寸变化的POD/CL-h概率曲线。尤为重要的是研究过程发现和突破了现有理论误认的超声检测对自身深度尺寸<2mm的缺陷不能测出的结论。
尽管对无损检测系统的检测能力和缺陷尺寸分布规律有较广泛研究，但以下几方面的问题尚有待于进一步解决。如如何定量评定无损检测中检验结果的有效性；对于不同的结构形状、不同的焊缝方向，缺陷参数的不确定性又将如何区别对待；确定缺陷尺寸分布规律时，如何考虑无损检测检出概率的影响等等。对于上述问题陈国华[5]教授在《模糊理论在焊缝缺陷质量等级评定中的应用研究》一文中从理论上进行了初步的探讨。如果条件允许，笔者欲从实验角度进一步论证模糊理论在压力容器的无损检测中应用。
3无损检测技术在压力容器安全中的应用展望
无损检测技术的可靠性在压力容器的安全评定中地位日益重要。因为现在压力容器的数量不仅在增加，而且越来越多的在役设备的安全运行也需要无损检测技术的支持。对此，本文尝试指出其发展趋势：
①无损检测技术可靠性将日益提高，检测、定量、断裂力学评定、专家知识应用等一体化安全评定系统将会日益得到发展。
②无损检测技术在压力容器安全中应用领域将更加广泛。不仅应用于缺陷检测，还将用于蠕变损伤、启裂监控
③随着无损检测技术的发展，对材料的微观评价和无损评价成为可能，在这些新领域的应用将带来极大的社会效益和经济效益。
④便于外场使用的数字化智能无损检测产品将会发挥越来越广阔的作用。计算机硬、软件及人工智能算法和图象处理技术为其提供了条件。
⑤智能无损检测技术的发展将使基于知识面向工程的含缺陷压力容器安全评定方法的建立成为可能，开展结构可靠性在线智能评价技术领域的研究便是十分重要的方向。
4结语
在压力容器检测中，无损检测技术发挥重要作用，但目前国内无损检测技术与国际相比还存在较大差距，因而无损检测还有较大的拓展空间。若有机会，希望大家继续加强研究，以国外同类先进仪器为目标，不断研制开发更新型的检测仪器，使我国的压力容器无损检测技术更趋成熟。
参考文献
[1] Provan JW主编，航空航天工业部AFFD系统工程办公室译.概率断裂力学和可靠性[M].北京：航空工业出版社，1989.
[2] 刘秀丽，左富纯，黄华斌.磁粉法检测表面裂纹概率曲线的测定[J].试验力学，1995，10（1）：91-94.
[3] 刘秀丽，左富纯.无损检测技术检出概率统计分析方法[J].无损检测，1996，18 （1）：9-11.
[4] 贾永泰.超声探伤对危害性缺陷的检测可靠性研究（“八五”国家重点科技攻关课题《在役锅炉压力容器安全评估与预防技术研究》专题研究分项资料）[R].1995.
[5] 陈国华，模糊理论在焊缝缺陷质量等级评定中的应用研究[J]，无损检测，1998，2（2）：39-40.