探究壓力管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及實(shí)踐應(yīng)用

徐彬 張繼偉

摘要：無(wú)損檢驗(yàn)的目的是為了防止壓力管道發(fā)生失效事故，特別是預(yù)防危害最嚴(yán)重的破裂事故發(fā)生，檢驗(yàn)是壓力管道安全管理的重要環(huán)節(jié)。檢驗(yàn)壓力管道的實(shí)質(zhì)就是為了實(shí)效的預(yù)測(cè)和預(yù)防，由于壓力管道容易發(fā)生較為嚴(yán)重的意外事故，因此壓力管道比一般機(jī)械設(shè)備有更高的安全要求。不過(guò)每一樣先進(jìn)的技術(shù)都有優(yōu)勢(shì)和局限性，本文舉例闡述了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用中的優(yōu)略。

關(guān)鍵詞：壓力管道；無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；實(shí)踐應(yīng)用

中圖分類號(hào)： TV732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

作為相對(duì)較為特殊的承壓設(shè)備，壓力管道被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，諸如電力、石油、冶金、化工、醫(yī)藥、輕工中。壓力管道的作用是輸送工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)中的氣體、液體等工業(yè)介質(zhì)，所以壓力管道被設(shè)置在工廠的廠區(qū)中，其安裝方式多為地上管廊。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛及持續(xù)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)壓力管道的需求逐漸增大，我國(guó)在不久的將來(lái)會(huì)進(jìn)入管道發(fā)展及建設(shè)的高峰期。然而，壓力管道普遍存在著爆炸及泄露等諸多潛在的危險(xiǎn)，世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家均相繼頒布了相關(guān)規(guī)范或法規(guī)來(lái)嚴(yán)格控制管道的運(yùn)行、設(shè)計(jì)和焊接施工，以便于為管道的安全運(yùn)行提供保障，但是仍然難以避免的出現(xiàn)了一系列安全事故。所以，加強(qiáng)壓力管道的無(wú)損檢測(cè)，將無(wú)損檢測(cè)技術(shù)切實(shí)的應(yīng)用到壓力管道中，是確保壓力管道安全運(yùn)行的有效途徑。

一、無(wú)損檢測(cè)的特點(diǎn)與無(wú)損檢測(cè)的工作

無(wú)損檢測(cè)（也稱無(wú)損探傷）是利用射線，超聲波、電磁、滲透等物理方法，在不損傷、不破壞被測(cè)物體的情況下，探測(cè)出材料內(nèi)部或表面缺陷的一種檢測(cè)方法

在五大常規(guī)檢驗(yàn)方法中，以發(fā)現(xiàn)外表面缺陷為目的，主要采用MT、PT和ET的檢驗(yàn)方法；以發(fā)現(xiàn)埋藏于內(nèi)部缺陷為目的，則采用RT和UT的檢驗(yàn)方法。從使用的廣泛性來(lái)看，在電力部門采用了RT和UT兩種方法，從檢測(cè)技術(shù)的操作難度來(lái)看，UT方法的理論性強(qiáng)，技術(shù)難度稍大。在新技術(shù)方法中如聲發(fā)射檢驗(yàn)和泄漏檢驗(yàn)主要用于在役設(shè)備的監(jiān)控使用。

從事無(wú)損檢測(cè)的人員應(yīng)經(jīng)過(guò)專業(yè)考核，取得相應(yīng)的資格，并頒發(fā)資格證書，無(wú)證人員不得從事無(wú)損檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)人員的資格從低到高，分為I級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)，其中持I級(jí)證者，僅有檢測(cè)操作權(quán)，沒(méi)有出具檢測(cè)報(bào)告的資格，持Ⅱ級(jí)，Ⅲ級(jí)證者，不僅有檢測(cè)操作權(quán)，而且有出具檢測(cè)報(bào)告的資格。對(duì)于RT而言，出具檢測(cè)報(bào)告時(shí)，必須有底片的初評(píng)人和復(fù)評(píng)人。

二、無(wú)損檢測(cè)的選用原則

質(zhì)量評(píng)定：無(wú)損檢測(cè)對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)定是制造加工過(guò)程中以及產(chǎn)品出廠的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的界限評(píng)定，工藝過(guò)程的質(zhì)量控制是控制標(biāo)準(zhǔn)，能確保在規(guī)定的條件下安全使用。

壽命評(píng)定：無(wú)損檢測(cè)對(duì)于產(chǎn)品的壽命評(píng)定主要是推斷評(píng)定在下一次檢查前產(chǎn)品是否能夠安全使用，主要是使用設(shè)備針對(duì)產(chǎn)品定期檢測(cè)。通過(guò)定期檢測(cè)，檢查出產(chǎn)品在使用條件下所產(chǎn)生的缺陷，并根據(jù)產(chǎn)品的缺陷，預(yù)測(cè)在下一次檢測(cè)時(shí)會(huì)發(fā)展到什么樣的程度，并確定是否返修或者報(bào)廢。

三、壓力管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

（一）、焊接縫的無(wú)損檢測(cè)

1、射線探傷

射線探傷是利用射線能穿透物質(zhì)并在物質(zhì)中發(fā)生能量衰減的特性來(lái)檢驗(yàn)物質(zhì)內(nèi)部缺陷的一種檢測(cè)方法。射線探傷的方法有射線照相法、熒光屏觀察法和工業(yè)x射線電視法等類型，但工程設(shè)計(jì)中最常用的是射線照相法。它的工作原理是：當(dāng)射線透過(guò)材料內(nèi)部的缺陷時(shí)，由于缺陷（如氣孔、裂紋、非金屬夾雜等）處吸收射線的能力較差，故投射到材料底部照相底片上相應(yīng)部位的感光度較大，根據(jù)底片上的不同感光度可以鑒別出缺陷的存在與否及缺陷的外型和大小。JB4730標(biāo)準(zhǔn)為一綜合性的無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，其中的第二篇為射線探傷標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中它將對(duì)接焊縫的缺陷共分成了基本缺陷（包括裂紋、未熔合、未焊透）、圓形缺陷、條狀?yuàn)A渣等四類，并針對(duì)這些缺陷給出了I級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)共四個(gè)質(zhì)量評(píng)定等級(jí)，每級(jí)都規(guī)定了詳細(xì)的缺陷允許尺寸和數(shù)量。

射線檢測(cè)主要是檢測(cè)與射線束同方向上的缺陷情況，如裂紋，當(dāng)其與射線同方向時(shí)，則在底片上容易顯現(xiàn)。但同樣一種缺陷，當(dāng)其與射線成垂直情況時(shí)則難以發(fā)現(xiàn)，所以某一部件是否可以采用射線檢驗(yàn)，1）要分析缺陷產(chǎn)生的情況是否有利于射線透照，2）要看射線的透照能力，如x射線機(jī)的kV值，3）看有無(wú)透照的環(huán)境或空間。一般情況下在電站所用壓力容器中，如無(wú)支撐架之類的結(jié)構(gòu)件，其縱環(huán)焊縫均可采用RT檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。射線能夠?qū)θ梭w產(chǎn)生生物效應(yīng)，所以正常情況下，在進(jìn)行RT檢驗(yàn)時(shí)檢驗(yàn)人員應(yīng)進(jìn)行必要的防護(hù)，在進(jìn)行檢驗(yàn)的周圍區(qū)域進(jìn)行警示。

2、超聲檢測(cè)焊接縫

超聲檢測(cè)具備著諸多優(yōu)點(diǎn)，比如能夠檢出平面線形缺陷如裂紋等，并且成本較低、操縱靈活，但是超聲檢測(cè)無(wú)法像射線檢測(cè)那樣提供直觀缺陷記錄，同時(shí)缺陷種類需要具備熟練技術(shù)的操作人員判斷。GB50235與HG20225標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若將射線檢測(cè)采用超聲檢測(cè)取代，則應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)建設(shè)單位的批準(zhǔn)，其檢驗(yàn)數(shù)量必須等同于射線檢驗(yàn)。SH3501標(biāo)準(zhǔn)指出，如果設(shè)計(jì)規(guī)定必須應(yīng)用射線檢測(cè)，那么就根據(jù)具體規(guī)定需要加以執(zhí)行，而如果應(yīng)用超聲波檢驗(yàn)有規(guī)定時(shí)，也必須嚴(yán)格的按照規(guī)定執(zhí)行。但是需要用超聲檢測(cè)取代，因?yàn)槭艿綏l件的束縛時(shí)，應(yīng)當(dāng)取得設(shè)計(jì)單位的批準(zhǔn)。

（二）、原材料的無(wú)損檢測(cè)

一般工業(yè)金屬管道包括有無(wú)縫管與縫管兩種。其中，有縫管是首先把原材料卷為管形，然后加以焊接而成，絕大多數(shù)的大口徑有縫管采取焊接成形，并且焊接方法為電阻焊或者埋弧自動(dòng)。通常焊接的有縫管缺陷有裂紋、氣孔、未融合、夾渣以及未焊透等。而無(wú)縫管往往存在內(nèi)壁拉裂、裂紋、夾雜、夾層和折疊等缺陷，多數(shù)缺陷平行于管軸線。根據(jù)技術(shù)條件和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行原材料無(wú)損檢測(cè)，常用的無(wú)損檢測(cè)方法有磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)。

1、磁粉探傷

它是在磁場(chǎng)中利用鐵磁性材料被磁化后，在表面或近表面的缺陷處產(chǎn)生漏磁的現(xiàn)象進(jìn)行探傷的。當(dāng)鐵磁性材料置于磁鐵的N、S極之間時(shí)，便有磁力線通過(guò)。對(duì)于均勻一致的材料，磁力線是平行均勻分布的，如果材料表面或近表面有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷時(shí)，由于這些缺陷本身是非磁性的，其磁阻很大，磁力線不易穿過(guò)它而是繞過(guò)它，從而在缺陷處產(chǎn)生彎曲而將缺陷顯示出來(lái)，根據(jù)這樣的顯示特征可以判斷缺陷是否存在。磁粉探傷時(shí)被檢測(cè)件表面有一定的粗糙度要求，一般不低于Ra12.5μm。被檢件磁化時(shí)可以用交流電，也可以用直流電，前者由于電流的集膚效應(yīng)，而表現(xiàn)為檢測(cè)表面缺陷時(shí)靈敏度較高，后者則由于磁化場(chǎng)較均勻而能發(fā)現(xiàn)淺表面下較深的缺陷。另外，磁化被檢件時(shí)既要進(jìn)行周向磁化，又要進(jìn)行縱向磁化，以免不同方向的缺陷被漏檢，檢測(cè)過(guò)程中還應(yīng)注意由于材料晶粒大小和組織不均勻等帶來(lái)的假缺陷現(xiàn)象。

2、渦流檢測(cè)

采取穿過(guò)式線圈探頭進(jìn)行渦流檢測(cè)管材的通孔缺陷，此外，在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的情況下，鐵磁性管材的磁導(dǎo)率也不同，所以，應(yīng)當(dāng)對(duì)磁飽和裝置加以設(shè)置，在檢測(cè)鐵磁性管材時(shí)，同時(shí)于檢測(cè)線圈的檢測(cè)區(qū)域施加足夠的磁場(chǎng)，使其導(dǎo)磁率大致與常數(shù)一致。一般介于1MHZ至500MHZ之間鐵磁性鋼管渦流檢測(cè)頻率。渦流檢測(cè)進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)采用對(duì)比試樣進(jìn)行調(diào)節(jié)渦流儀的檢測(cè)靈敏度，確保驗(yàn)收水平和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)比試樣應(yīng)當(dāng)和被檢對(duì)象有相近或相同的表面狀態(tài)、電磁性能、牌號(hào)和規(guī)格、熱處理狀態(tài)，大部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定刻槽和通孔是對(duì)比試樣中的人工缺陷。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著壓力管道應(yīng)用范圍的逐漸增大，壓力管道在工業(yè)運(yùn)輸及生產(chǎn)中所占據(jù)的地位及所發(fā)揮的作用也隨之不斷提高。面對(duì)壓力管道運(yùn)行中所存在的潛在危險(xiǎn)，迫切的需要相關(guān)人員采取有針對(duì)性的技術(shù)手段，也就是在壓力管道的使用以及安裝過(guò)程中，切實(shí)的引入無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，以便于充分的保證壓力管道的安全運(yùn)行。

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