鍋爐壓力容器無損檢測技術(shù)應(yīng)用研究

張波 劉同濤 翟春曉

摘 要：近年來，隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，使鍋爐的應(yīng)用也越來越廣泛，而鍋爐作為一種特種設(shè)備，在運行過程中要承受火焰加熱而帶來的高壓和高溫，因而也就存在著爆炸和泄漏的危險。一旦鍋爐在設(shè)計、安裝、運行及檢驗過程中沒有進(jìn)行嚴(yán)格控制，就會可能會對人們的生命產(chǎn)生威脅的同時還會對國家的財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重影響。因此，我國非常重視鍋爐壓力容器檢測技術(shù)的發(fā)展，并通過無損檢測技術(shù)來提高鍋爐壓力容器運行的安全性。而本文則主要對鍋爐壓力容器無損檢測技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)介紹和探討。

關(guān)鍵詞：鍋爐;壓力容器;無損檢測技術(shù);應(yīng)用研究

無損檢測技術(shù)指的是采用磁場、聲波及電磁等方式對容器壁和內(nèi)表面進(jìn)行無損傷檢測的一種技術(shù)，這種檢測方法不僅能對產(chǎn)品質(zhì)量及安全問題進(jìn)行有效監(jiān)督，而且還能有效降低成本，節(jié)約資源，使鍋爐的勞動生產(chǎn)力和成品率得到有效提高。還有因無損檢測技術(shù)不會對檢測件產(chǎn)生破壞，且檢測方式也比較靈活。因此，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣泛，并且對鍋爐壓力容器的安全生產(chǎn)在一定程度上也產(chǎn)生了影響。

1 鍋爐壓力容器無損檢測的主要技術(shù)

1.1 磁粉檢測法

磁粉檢測法指的是對磁性材料的磁化功能進(jìn)行利用，然后將具有磁性材料的鍋爐壓力容器進(jìn)行磁化，若材料本身存在裂紋或缺陷，就會導(dǎo)致材料磁性出現(xiàn)不連續(xù)性，使材料局部出現(xiàn)畸變而構(gòu)成漏磁場，在這種情況下，材料表面的磁粉就會被吸附到漏磁場中，通過陽光的照射下可發(fā)現(xiàn)存在磁痕，然后對磁痕不連續(xù)性的位置、形狀、大小及嚴(yán)重程度進(jìn)行確認(rèn)，從而檢測出材料的缺陷。還有磁粉檢測法也可對存在缺陷檢測件的嚴(yán)重程度和大小情況進(jìn)行有效檢測[1]。另外，磁粉檢測具有檢測方法簡單、成本低以及檢測效率高等特點，并且在對檢測件進(jìn)行檢測的過程中，檢測件的形狀和大小也不會對檢測帶來影響，同時對微米級的裂痕寬度也能檢測出來，但這種檢測方法只能檢查出表面缺陷，對深度缺陷無法進(jìn)行明確判斷。

1.2 超聲檢測法

在鍋爐壓力容器無損檢測技術(shù)中，超聲檢測法是目前應(yīng)用最多的檢測方法之一，具有檢測效率高、速度快等特點。其應(yīng)用原理是使用頻率在0.5MHz-5MHz之間的超聲波，然后在材料中按照預(yù)定的方向和速度進(jìn)行傳播，一旦遇到不同聲阻抗異質(zhì)界面，超聲波就會出現(xiàn)反射現(xiàn)象，從而通過反射對材料內(nèi)部存在的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確判斷[2]。

1.3 射線檢測法

射線檢測法指的是對射線的電離作用和穿透性等特點加以利用，然后射線在穿透檢測件的過程中，受檢測件介質(zhì)的影響會逐漸減弱，而減弱的程度由射線穿透檢測件的阻力系數(shù)和介質(zhì)厚度決定。當(dāng)檢測件存在一定缺陷時，其阻力系數(shù)和完整檢測件的阻力系數(shù)是不同的。射線在傳統(tǒng)檢測件完整部位和缺陷部位時，所呈現(xiàn)出的射線強(qiáng)度差異性一般較大，這時就可對材料的缺陷部位進(jìn)行明確判斷。

1.4 滲透檢測法

滲透檢測法主要適用于非金屬、金屬及磁性等材料表面存在開口缺陷的一種檢測方法，其檢測技術(shù)具有一定的適用性，并且檢測結(jié)果也比較準(zhǔn)確。其應(yīng)用原理是采用毛細(xì)現(xiàn)象作用，將滲透液涂抹在檢測件表面，如果檢測件存在缺陷，滲透液就會滲進(jìn)各種開口在表層的細(xì)小裂縫、缺口等缺陷中，待檢測件表面滲進(jìn)的滲透液全部干了以后，再添加顯像劑，就能發(fā)現(xiàn)檢測件存在的缺陷[3]。

1.5 渦流檢測法

渦流檢測法指的是通過交變磁場，讓被檢測件在電磁感應(yīng)中產(chǎn)生密閉式環(huán)狀電流，然后再對鍋爐壓力容器進(jìn)行檢測。其應(yīng)用原理是通過檢測件的缺陷、性質(zhì)以及電導(dǎo)率等因素對渦流的影響來激發(fā)出磁場變化，從而對檢測件的缺陷及損壞位置進(jìn)行有效評估[4]。比如，在對檢測件進(jìn)行檢測的過程中，若檢測壓力位置的電磁渦流為層狀，呈直線流動，同時分布比較均衡的話，渦流就會對垂直在被檢測件的磁場進(jìn)行感應(yīng)，如果檢測件該位置存在缺陷的話，渦流的流動就會出現(xiàn)變化，同時垂直磁場也會出現(xiàn)相應(yīng)改變，從而可將檢測件的缺陷顯現(xiàn)出來。還有在磁場中平行放置磁光感應(yīng)器，垂直磁場也會變化成像，將缺陷位置詳細(xì)的現(xiàn)實出來。

2 鍋爐壓力容器無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 無損檢測在材料介質(zhì)中的應(yīng)用

鍋爐壓力容器的組成主要包括金屬板、鍛件以及管材等材料。而想要確保這些材料的質(zhì)量符合相關(guān)要求，就需要對這些材料介質(zhì)的幾何形狀及制造工藝等進(jìn)行檢測。其中，想要保證金屬板材料的質(zhì)量，可通過超聲檢測法來進(jìn)行檢查，而板材的的制造工藝是否符合相關(guān)要求，可通過在高壓、劇毒及腐蝕等工作環(huán)境中進(jìn)行檢測，以此保證板材的制造在工藝要求范圍內(nèi)，還有板材在制造的過程中，還要對裂紋、孔洞及分層等缺陷進(jìn)行檢測;對于鍋爐壓力容器中所使用的的管材，可通過超聲檢測法或渦流檢測法來進(jìn)行檢測，以此對管材是否存在縱向缺陷、表面缺陷或近表面缺陷進(jìn)行判斷;而對于管板、法蘭及接管等鋼鍛件，也可通過超聲檢測法來進(jìn)行檢測，以此判斷是否存在危害性冶金缺陷;還有對于鑄件材料，可通過射線檢測法進(jìn)行檢測，從而對其截面厚度、幾何形狀等是否存在疏松、縮孔及熱烈等缺陷進(jìn)行判斷。

2.2 無損檢測在制造過程中的應(yīng)用

鍋爐壓力容器在制作的過程中需要大量的焊接工藝，而想要保證焊接的質(zhì)量，就需要對焊接標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度、接頭內(nèi)部缺陷以及表面開口缺陷等進(jìn)行檢測。其中，對于接頭內(nèi)部缺陷，可通過射線檢測法來進(jìn)行檢測，而檢測設(shè)備可選擇電子直線加速器、X射線探傷機(jī)等射線探傷設(shè)備，因不同的設(shè)備檢測厚度存在不同，如直線加速器的檢測厚度在200-400mm之間，X射線探傷機(jī)的檢測厚度在90mm左右，所以在選擇檢測設(shè)備時，需根據(jù)檢測目標(biāo)來進(jìn)行選擇;對于表面開口缺陷，可通過磁粉檢測法來進(jìn)行檢測，而檢測設(shè)備可選擇磁粉探傷設(shè)備，但對有色金屬或不銹鋼的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測時，超聲檢測法的檢測結(jié)果比磁粉檢測法更加準(zhǔn)確;還有鍋爐壓力容器在制造完成以后，需要進(jìn)行耐壓試驗，以此判斷其質(zhì)量是否符合相關(guān)要求。一般情況下，耐壓試驗可通過水、油或空氣等介質(zhì)來進(jìn)行檢驗，如果鍋爐壓力容器還增加了特殊要求，就需要在耐壓試驗的基礎(chǔ)上再加上滲透檢測法，以此檢測鍋爐壓力容器在耐壓試驗中是否存在開裂、裂紋萌生及裂紋擴(kuò)展等問題。

2.3 無損檢測在使用過程中的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，鍋爐壓力容器在運行期間，必須要進(jìn)行定期檢驗，以此保證其安全運行。而定期檢驗有兩種方式，分別為停止運行內(nèi)外部檢驗和不停止運行外部檢驗，鍋爐壓力不停止運動外部檢驗需一年一次，而停止運行內(nèi)外部檢驗需6年一次，主要對鍋爐壓力容器在使用過程中是否存在材料劣化、疲勞開裂以及開裂等缺陷進(jìn)行判斷。其中，通過表面檢測方法對鍋爐壓力容器的角焊縫、螺栓強(qiáng)度、對接焊縫以及焊接部位等進(jìn)行檢測，在檢測過程中，若材料屬于鐵磁性材料，可采用磁粉檢測法進(jìn)行檢測，若鍋爐壓力容器內(nèi)部的可視度較弱時，可采用熒光磁粉法進(jìn)行檢測，而鍋爐壓力容器外部可采用濕式黑磁粉法進(jìn)行檢測，若一些角焊縫通過磁粉檢測不到位時，可選擇滲透檢測法，還有在對壓力容器的焊縫表面狀態(tài)和腐蝕狀態(tài)進(jìn)行檢測時，可選擇渦流檢測法對其是否存在蝕坑、穿孔等缺陷進(jìn)行檢測。

3 結(jié)束語

總的來說，無損檢測技術(shù)具有可靠性高、全面得特點，其對鍋爐壓力容器進(jìn)行檢測時，不會造成破壞性影響的同時還可對鍋爐壓力容器的材料介質(zhì)性能、制造質(zhì)量以及使用損傷等方面進(jìn)行詳細(xì)檢測，將零部件和原材料的缺陷得到準(zhǔn)確消除，以此使鍋爐制造問題得到有效控制的同時還能使鍋爐產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。因此，無損檢測技術(shù)是一種比較有效的檢測技術(shù)。但需要注意的是，無損檢測技術(shù)對鍋爐壓力容器進(jìn)行檢測時，需結(jié)合實際情況和檢測要求，來選擇合適的檢測技術(shù)，從而使檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確和全面。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵利軍.無損檢測技術(shù)應(yīng)用于鍋爐壓力容器檢驗的技術(shù)分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2018（31）：52-53.

[2]孫政.無損檢測技術(shù)應(yīng)用于鍋爐壓力容器檢驗的技術(shù)研究[J].電子制作，2015（2）：137-139.

[3]侯巍.無損檢測技術(shù)應(yīng)用于鍋爐壓力容器檢驗的技術(shù)分析[J].中華民居（下旬刊），2016（05）：188-189.

[4]秦立臣，阮艷靈，于凱霞.淺談鍋爐壓力容器無損檢測技術(shù)[J].中國科技縱橫，2017（5）：54-57.

作者簡介：

張波（1981- ），男，山東省淄博市張店人，漢族，大學(xué)本科學(xué)歷，山東省特種設(shè)備檢驗研究院淄博分院，特種設(shè)備檢驗檢測方向。