小議特種設(shè)備無損檢驗(yàn)技術(shù)

張磊 尹曉偉

摘要：作為特種設(shè)備，壓力容器需要承受高溫、低溫、劇毒、易燃、易爆以及各種腐蝕性介質(zhì)的危害，極易因泄露或者爆炸引起各類中毒或者火災(zāi)等嚴(yán)重事故，影響著人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此對(duì)壓力容器進(jìn)行安全性能檢測(cè)變得尤為重要。該文闡述了無損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了4種常用的無損檢測(cè)方法并以一個(gè)實(shí)際檢驗(yàn)案例分析了無損檢測(cè)方法在具體檢驗(yàn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：壓力容器 無損檢測(cè)技術(shù) 檢驗(yàn)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，壓力容器已廣泛用于社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。壓力容器作為特種設(shè)備，正朝著大型化和復(fù)雜化的方向發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)的提升做出巨大貢獻(xiàn)，但是其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、有毒有害的介質(zhì)及高溫高壓的運(yùn)行條件都給檢驗(yàn)工作帶來一定的難題，為了避免特種設(shè)備事故的發(fā)生，需要高效的檢測(cè)手段來幫助排除壓力容器的安全隱患，無損檢測(cè)技術(shù)作為一種理想的檢測(cè)手段，具有安全、可靠、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在壓力容器檢驗(yàn)中廣泛應(yīng)用。

1 無損檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)與原則

1.1 無損檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)

無損檢測(cè)的工作原理是借助光、聲音、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等物理特性，在不損害或不影響被檢測(cè)對(duì)象使用性能的前提下，檢測(cè)被檢對(duì)象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息。

與傳統(tǒng)破壞性檢測(cè)進(jìn)行比較：（1）無損檢測(cè)技術(shù)工作范圍全，檢測(cè)信息安全可靠，可對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行100%的全面檢測(cè)。（2）其檢測(cè)互容性好，即同一零件可同時(shí)或依次采用不同的檢驗(yàn)方法，而且又可重復(fù)地進(jìn)行同一檢驗(yàn)。（3）檢測(cè)具有全程性，不僅可對(duì)制造用原材料、各中間工藝環(huán)節(jié)直至最終產(chǎn)成品進(jìn)行全程檢測(cè)，也可對(duì)服役中的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。除此以外，檢驗(yàn)的同時(shí)對(duì)于被檢測(cè)的對(duì)象及其性能沒有任何破壞，因此廣泛地應(yīng)用于各類特種設(shè)備檢驗(yàn)中。從無損檢測(cè)方法來看，目前常用的無損檢測(cè)方法有超聲檢測(cè)、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、射線照相檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)，渦流檢測(cè)等。

1.2 無損檢驗(yàn)技術(shù)的使用原則

為了確保無損檢測(cè)技術(shù)正常進(jìn)行，必須遵循對(duì)應(yīng)的原則進(jìn)行：首先，破壞性檢測(cè)與需求結(jié)合。無損檢測(cè)是在不影響工件、材料與結(jié)構(gòu)的條件下檢測(cè)，但不能完全替代破壞性檢測(cè)，所以無損檢測(cè)技術(shù)必須和破壞性檢測(cè)有機(jī)結(jié)合。其次，要把握無損檢測(cè)時(shí)機(jī)。對(duì)壓力容器實(shí)施無損檢測(cè)期間，必須把壓力容器的檢測(cè)要求、設(shè)備自身狀態(tài)、運(yùn)行過程、制造工藝、損傷機(jī)理及材質(zhì)等結(jié)合在一起，然后再選擇恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法和時(shí)機(jī)。

2 壓力容器的無損檢測(cè)技術(shù)

2.1 超聲無損檢測(cè)技術(shù)

超聲波屬于機(jī)械波，在無損檢測(cè)中通常使用1.2～3.5 MHz段的超聲波，檢測(cè)速度快，有很好的穿透作用。目前，超聲無損檢測(cè)技術(shù)是一種常用的技術(shù)，檢測(cè)期間，可以從工件表面沿著周邊用傾斜角的姿勢(shì)射入，在管壁以鋸齒的方式傳播。

借助超聲波進(jìn)行檢測(cè)，一般適合鍛鐵皮缺陷，尤其是超聲波檢測(cè)對(duì)鍛件面積缺陷有很好的作用，所以在超聲波檢測(cè)中，通常會(huì)以鍛件為實(shí)施對(duì)象。另外，超聲波檢測(cè)對(duì)焊縫中的未焊透、未融合、裂縫、夾渣等缺陷都能發(fā)揮檢測(cè)功效。借助超聲波對(duì)鑄件實(shí)施檢測(cè)會(huì)受雜波影響，所以更多的是對(duì)鑄件檢測(cè)要求較低時(shí)選用超聲波技術(shù)。

2.2 射線檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)是借助X、r、中子射線，介質(zhì)傳播期間的能量衰減特點(diǎn)，結(jié)合不同的缺陷與被測(cè)工件進(jìn)行，相同強(qiáng)度并且均勻的射線，衰減也會(huì)存在差異。強(qiáng)度不均的返回射線利用熒光屏、膠片就能直接分析、檢驗(yàn)部件狀態(tài)。因?yàn)樯渚€對(duì)生活環(huán)境與人體健康會(huì)帶來很大影響，所以在使用時(shí)必須謹(jǐn)慎。

2.3 磁粉檢測(cè)技術(shù)

磁粉在損檢測(cè)技術(shù)在使用時(shí)，工件形狀與大小都不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成影響，有很好的靈敏性，能迅速檢測(cè)微米級(jí)別的裂紋寬度，同時(shí)確定工件缺陷的形狀大小與位置信息，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，可以更好地掌握缺陷性質(zhì)。磁粉檢測(cè)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較小、檢測(cè)效果較好。但是磁粉檢測(cè)技術(shù)有一定的缺陷，檢測(cè)深度處在1～2 mm間，它只能檢測(cè)出工件表層或者附近的缺陷，難以決斷缺陷高度與埋深。少數(shù)工件對(duì)表層有較高要求，檢測(cè)時(shí)工件表層不得有附屬黏液與油脂。除此之外，磁粉無損技術(shù)只適合鐵磁性材料檢測(cè)并且磁場(chǎng)與缺陷間的夾角必須在45°～90°范圍期間。將磁粉檢測(cè)應(yīng)用到鍋爐壓力容器中，能準(zhǔn)確地檢測(cè)出壓力容器工作期間的疲勞裂紋與應(yīng)力腐蝕。除此之外，還能檢測(cè)制造期間的壓力容器，尤其是焊接接口、表層質(zhì)量與鍛鋼零件等。

2.4 滲透檢測(cè)技術(shù)

滲透探傷可以用于除了疏松多孔性材料外任何種類的材料。其對(duì)承壓類特種設(shè)備材料的適應(yīng)性是最廣的。形狀復(fù)雜的部件也可用滲透探傷，且一次操作就可大致做到全面檢測(cè)。同時(shí)存在幾個(gè)方向的缺陷，用一次探傷操作就可完成檢測(cè)。不需要大型的設(shè)備，可不用水電。但由于其檢測(cè)工序多、速度慢，滲透檢測(cè)至少包括以下步驟：預(yù)清洗、滲透、去除、顯像、觀察。即使很小的工件，完成全部工序也要20～30 min。大型設(shè)備工件大面積滲透檢測(cè)是非常繁瑣的工作。材料較貴、成本較高、檢測(cè)靈敏度比磁粉探傷低，由于滲透檢測(cè)所用的檢測(cè)劑大多易燃有毒，因而必須采取有效措施保證安全。

3 無損檢測(cè)在壓力容器的應(yīng)用

設(shè)備類型是管殼式換熱器，材質(zhì)是碳管，10#鋼，設(shè)計(jì)壓力為-0.1/0.6 MPa，溫度為-10/200 ℃，內(nèi)部泄露是主要的故障類型。停用設(shè)備后，啟動(dòng)上下管箱，發(fā)現(xiàn)上下管板有多處腐蝕坑。為了明確泄露部位，需要結(jié)合實(shí)情選用檢測(cè)方式。通過檢測(cè)肥皂泡與氦氣，發(fā)現(xiàn)裂紋，然后再使用恰當(dāng)?shù)臒o損檢測(cè)方式。滲透檢測(cè)主要針對(duì)表層裂紋，它決定了上下管板間的所有管子與管板角焊縫的滲透與檢測(cè)。從滲透檢測(cè)結(jié)果來看：50%的管子與管板角焊縫有裂紋。在磁粉檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)幾乎所有上管板的管端角焊縫都有裂紋，部分裂紋還會(huì)延伸到管子端部與管板表層。

在此次檢測(cè)中，結(jié)合設(shè)備實(shí)情與初步檢測(cè)的缺陷，使用磁粉與滲透檢測(cè)，以準(zhǔn)確、全面、直觀地說明缺陷問題，最后找出故障原因。從檢測(cè)結(jié)果來看，檢測(cè)碳鋼材料表層缺陷時(shí)，滲透檢測(cè)沒有磁粉檢測(cè)的靈敏度高，磁粉檢測(cè)的速度更快。

4 結(jié)語

無損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中起到關(guān)鍵性作用，借助無損檢測(cè)技術(shù)能檢測(cè)壓力容器材料與零件的缺陷，在把控好壓力容器制造關(guān)的同時(shí)保障了壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量。為了預(yù)防壓力容器在使用過程中發(fā)生重大安全事故，在使用過程進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，需要對(duì)壓力容器進(jìn)行無損傷檢測(cè)。因此，為了提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，在壓力容器檢驗(yàn)中應(yīng)綜合利用各檢測(cè)技術(shù)，彌補(bǔ)各檢測(cè)方法的不足并充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)，筆者建議應(yīng)綜合多種檢測(cè)方法在實(shí)際壓力容器檢驗(yàn)中，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合比對(duì)和驗(yàn)證，以此來提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

參考文獻(xiàn) ：

[1] 尹華華，張梅芳.鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中無損檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2016（18）：216.

[2] 龐晴，陳曉冬.鍋爐壓力容器中無損技術(shù)的應(yīng)用分析[J].化工管理，2016（31）：193.