特種設備無損檢測技術的應用分析

徐亞莉 曹榮慶 張國珍 張洪偉

（江蘇法爾勝材料分析測試有限公司 江蘇江陰 214400）

1 特種設備無損檢測的重要性

特種設備運行風險性較大，在保證特種設備產(chǎn)品制造質量的基礎上，可以定期對特種設備外部性能、內部性質進行安全檢查，為特種設備安全平穩(wěn)運行提供保障[1-4]。

2 無損檢測技術在特種設備監(jiān)測中的應用——以承壓特種設備為例

2.1 承壓特種設備概述

承壓類特種設備主要指壓力管道、鍋爐、壓力容器等運行階段需要承受一定壓力的設備，如集輸管道、長輸管道、城市內供熱管道、城市內燃氣管道等。其廣泛分布在醫(yī)藥、冶金、石油化工、電力等企業(yè)，與國家經(jīng)濟建設具有緊密的聯(lián)系。 由于承壓特種設備在運行期間經(jīng)常受到高溫高壓、劇毒、腐蝕、燃爆威脅，具有較大的火災、中毒事故發(fā)生風險。因此，其運行過程、 制造過程需要受到國家質量檢驗部門的強制性嚴格管理[5-7]。

2.2 無損檢測技術在承壓特種設備檢測中的應用

2.2.1 技術原理及優(yōu)勢

無損檢測技術又可稱之為Nondestructive Testing，是在一種新興的、在現(xiàn)代科學大發(fā)展基礎上，以特種設備為檢測對象的檢測技術[8]。 其可以在保證特種設備理化性質不改變的前提下，依托專業(yè)、現(xiàn)代化設備，對特種設備表面結構、內部性質的完整性、安全性、連續(xù)性進行分析論證；同時，通過不同類型設備，檢測出特種設備缺陷個數(shù)、相對位置、定性、大小等參數(shù)。 現(xiàn)階段無損檢測技術主要包括狀態(tài)檢查、內腔檢查、裝配檢查、多余物質檢查、焊縫表面缺陷檢查等幾個模塊，具有高度可靠性、高度靈敏性的特點。

2.2.2 技術應用過程及效果

以電廠鍋爐無損檢測為例，某電廠鍋爐型號為XD-220/9.8-Qg，該過濾額定出口溫度為550.0℃，額定蒸發(fā)量、額定出口壓力分別為220.0 t/h、9.70 MPa，高爐煤氣、四角切圓為主要燃燒方式。該鍋爐在2015 年1 月開始試運行，在運行4 年后，即2019 年1 月12 日現(xiàn)場查看，確定該鍋爐需要停運全面檢查。該鍋爐于2019 年1 月30 日下午15：00 停運， 鍋爐冷卻后于2019 年2 月1 日開始全面無損檢測。

在具體無損檢測過程中，首先需要在停爐冷卻后，以汽包、各受熱面、對應集箱為檢測對象，對鍋爐整體進行宏觀檢查；隨后對該電廠鍋爐汽包內表面縱向焊縫、環(huán)向焊縫進行百分之百打磨拋光處理；同時，以主蒸汽管道、各集箱重點環(huán)焊縫為入手點，進行打磨拋光處理，根據(jù)打磨后該鍋爐表面情況，確定檢測方式為磁粉檢測+滲透檢測技術[9]，對該鍋爐打磨拋光部位依據(jù)一定比例進行無損檢測。

在滲透檢測之前， 需對該電廠鍋爐管板進行全面分析，得出該管板直徑為1 000～1 800 mm，管板上孔直徑為38～75 mm，管板壁厚為14.0～18.0 mm，且管板上各孔間距離在20.0 mm 以內，穿管與管板單面經(jīng)角焊連接。 在確定上述參數(shù)與滲透檢測標準相符之后，可以將鍋爐煙箱打開，利用壓縮空氣，對鍋爐內部煙塵進行清潔處理[10]。 在鍋爐內部露出金屬光澤之后，可以利用放大器，確定鍋爐裂縫大致位置并進行清洗、標注。 隨后以草圖的形式，記錄微小裂縫位置。 同時，對鍋爐煙箱進行全面清洗，并利用輔助風干措施，持續(xù)50.0～900.0 s。之后結合該鍋爐被檢測部位尺寸，利用靜電大范圍噴涂的方式，施加滲透劑。并在保證鍋爐管板整體潤濕的情況下，在15～45℃溫度環(huán)境內連續(xù)施加600 s 滲透劑。滲透劑在施加完畢之后，首先取出鍋爐煙管管口位置填充物質，利用軟布沿一個方向清洗管板上多余滲透劑； 隨后利用溶劑懸浮現(xiàn)象方法，利用壓力噴灌，對滲透劑表面進行均勻、緩慢噴涂，促使鍋爐表面形成一層顯影劑薄膜。在顯影劑噴涂10.0 min 后，對鍋爐光板進行詳細觀察，并利用記錄冊記錄每一鍋爐管板表面裂縫位置及大小。

在磁粉檢測過程中，首先需要在檢測前，對磁懸液潤濕性能進行測試，在磁懸液性能一定的前提下，將其均勻澆施在鍋爐表面。隨后采用A-35/110 型標準試片，促使其沿人工槽向下平整貼放在距離焊縫8.0 mm 的母材周邊，即有效磁化區(qū)域邊緣。 同時，將鍋爐管板呈5°或10°傾斜放置，促使磁極與鍋爐管板應面良好基礎。 以完全連續(xù)拖動的方式，沿-45°/+45°（壓力管道焊縫磁化角度為0°/90°），從上到下進行磁化。若在磁化期間對鍋爐磁化痕跡存在疑惑，可進行局部重復磁化檢測。在這個基礎上，采用澆壺澆淋法，充分攪拌后，在磁化時間完成后進行磁懸液勻速施加，一般分段磁化時間在1～3 s，需要重復磁化兩次或多次。在磁懸液添加完畢且磁化后，在可見光照度大于500Lx 的環(huán)境中， 肉眼或者利用2～10倍放大鏡，對該電廠鍋爐磁化痕跡顯示進行觀察。 最后，根據(jù)磁粉+滲透檢測結果，發(fā)現(xiàn)該電廠鍋爐汽包管座角焊縫出現(xiàn)一處長度為88.0 mm 的裂紋。經(jīng)過進一步分析發(fā)現(xiàn)，該裂紋為疲勞裂紋，即因汽包管座運行過程中反復多次受交變應力影響，促使以往運行階段細小缺陷轉化為疲勞源頭，進而促使汽包管焊縫位置產(chǎn)生疲勞裂紋；通過對該鍋爐汽包省煤器再循環(huán)管控進行滲透檢測，發(fā)現(xiàn)該電廠鍋爐汽包省煤器位置出現(xiàn)多處長度為7.5～25.0 mm 的疲勞裂紋；通過對該鍋爐主蒸汽管道進行磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)一處長度為78.0 mm 的疲勞裂紋；通過對該鍋爐左側水冷壁集箱封頭焊縫進行磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)一處長度為6.5 mm 為密集裂紋。 經(jīng)過進一步分析發(fā)現(xiàn)，其為焊接中原子結合遭受破壞導致的新界面焊接裂縫。

3 結語

綜上所述，相較于其他破壞性檢測技術而言，無損檢測技術可以通過對測試對象內部、 表面進行全方位檢測，如機械加工中拉伸、彎曲檢驗等，有效保證測試對象使用性能。據(jù)此，在特種承壓設備檢測過程中， 相關技術人員應從每一種無損檢測技術優(yōu)缺點入手。綜合考慮具體被檢測設備幾何形狀、可能產(chǎn)生缺陷位置、表面狀態(tài)、材料狀態(tài)及現(xiàn)場檢測環(huán)境，合理選擇表面檢測及內部檢測技術，如磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測等，保證特種承壓設備缺陷的及時發(fā)現(xiàn)、處理。