鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗中光譜檢查的應(yīng)用實踐探微

劉亞君

（吉林市特種設(shè)備檢驗中心（吉林市特種設(shè)備事故調(diào)查服務(wù)中心），吉林 吉林 132000）

當前，在我國工業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，電力生產(chǎn)的重要性十分明顯，電力生產(chǎn)是支撐工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素。但需要注意的是，電力企業(yè)在發(fā)展的基礎(chǔ)上，對設(shè)備的要求也隨之提升，針對鍋爐壓力容器質(zhì)量來講，其好壞會對電力企業(yè)生產(chǎn)運營帶來一定的影響，在安裝階段如果安裝材料選擇錯誤則會對導致后期使用出現(xiàn)各種各樣的問題。在這一背景下就可以運用光譜檢查技術(shù)來對鍋爐壓力容器進行檢查，這一技術(shù)的運用不僅可以提升檢測的準確性，還可以進一步強化鍋爐壓力容器的整體質(zhì)量。

1 鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗概述

鍋爐壓力容器在監(jiān)督檢驗過程中，需要監(jiān)督定期檢驗是否依照相關(guān)標準進行，這一點十分關(guān)鍵和重要，定期檢驗主要是由鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機構(gòu)來授權(quán)給相關(guān)檢驗單位進行，并且要求檢驗工作人員也應(yīng)具有相關(guān)資質(zhì)。

1.1 鍋爐壓力容器檢驗周期的監(jiān)督

鍋爐壓力容器的監(jiān)督定期檢驗需要檢查從周期層面進行，即為外部檢查與內(nèi)外檢查以及全面檢查，檢驗周期主要是由鍋爐壓力容器使用方依照使用條件來進行確定。外部檢查至少每年一次，內(nèi)外部檢驗至少3年檢查一次，全面檢查至少6年檢查一次。如果鍋爐壓力容器有下述現(xiàn)象，則可以縮減檢驗周期：（1）使用強腐蝕介質(zhì)，并且在運行階段存在嚴重缺陷，則需要每年都進行一次內(nèi)檢驗。（2）如果鍋爐壓力容器不能進行內(nèi)部檢驗，應(yīng)每3年實施一次耐壓實驗。（3）針對于已經(jīng)使用15年的鍋爐壓力容器來講，應(yīng)每2年都實施一次內(nèi)外部檢驗。（4）針對于已經(jīng)使用20年的鍋爐壓力容器來講，需要每年都實施一次外部檢驗。（5）介質(zhì)對鍋爐壓力容器材料腐蝕情況不清晰或材料焊接性能較差應(yīng)在投入使用1年內(nèi)開展內(nèi)部檢驗。此外，如果鍋爐壓力容器已經(jīng)兩年沒有進行使用，那么在使用之前應(yīng)對其內(nèi)外部進行檢驗，必要時則可以實施全面檢驗。

另外，鍋爐壓力容器檢驗周期在以下情況下可以適當延長：（1）非金屬襯里與殼體都完好無損，那么則可以延長全面檢驗周期，但不可超過8年；（2）非腐蝕介質(zhì)或具有安全穩(wěn)定的金屬襯里，其在經(jīng)過兩次內(nèi)部檢驗確定沒有腐蝕現(xiàn)象也可以適當延長全面檢驗周期，但不可超出9年。在過程中，檢驗周期的延長需要細致分析并依照實際情況來進行考量。

1.2 監(jiān)督檢驗內(nèi)容

（1）外部檢查。外部檢查主要為以下內(nèi)容：①鍋爐壓力容器外觀與配管保溫層和防腐層是否存在損壞；②鍋爐壓力容器外部是否有裂紋或腐蝕現(xiàn)象；③設(shè)備焊縫與元件以及可以拆卸的位置是否有泄漏現(xiàn)象；④安全附件、緊固螺栓、設(shè)備基礎(chǔ)以及管道支撐等是否有不良現(xiàn)象；⑤鍋爐壓力容器在運行階段是否符合安全技術(shù)標準規(guī)范。

（2）內(nèi)外部檢查。內(nèi)外部檢查除外部檢查內(nèi)容之外，內(nèi)部檢查應(yīng)檢驗容器內(nèi)部的磨損情況、焊縫與接頭過渡區(qū)以及集中位置是否有凸起或開裂現(xiàn)象等等。

（3）全面檢查。全面檢查主要為外部檢查、內(nèi)外部檢查各款項內(nèi)容，在這一基礎(chǔ)上還應(yīng)對焊縫進行無損探傷與耐壓試驗。

1.3 壓力試驗

鍋爐壓力容器耐壓試驗與氣密性試驗需要在容器內(nèi)外部檢驗合格之后開展，但如果規(guī)范要求氣體代替液體實施耐壓試驗，那么則不可運用氣壓試驗方式。在開展氣密性試驗的過程中，應(yīng)在液壓試驗完成并合格之后實施。耐壓試驗可以很好的檢驗鍋爐壓力容器的強度，而氣密性試驗則可以檢驗鍋爐壓力容器的氣密性。

2 光譜分析技術(shù)的概念與原理

2.1 光譜分析技術(shù)概念

光譜分析技術(shù)是一種較為常見的檢查技術(shù)，其主要是借助物質(zhì)光譜來對被檢測物體的化學組成與含量進行確定，光譜分析技術(shù)還可以稱之為光譜分析法。這種分析技術(shù)在開展鑒別檢查時有著靈活性與靈敏性特征，檢測速度也相對加快，可以確保鑒別檢測工作效率的提升。

2.2 光譜分析技術(shù)的原理

（1）原子發(fā)射光譜分析法原理。原子發(fā)射光譜分析法即為在刺激原子外層的電子之后，就會有一種激發(fā)態(tài)可以存儲其中，然后在向著低能級狀態(tài)中轉(zhuǎn)入。因為低能級在取代激發(fā)態(tài)能級時，會有諸多多余的能量被散發(fā)并隨之輻射出來，這時借助光形態(tài)將原子發(fā)射光譜進行構(gòu)建，在激發(fā)態(tài)高能級Em將原子的外層電子性向著低能級Em轉(zhuǎn)入時，為進一步了解和掌握轉(zhuǎn)化階段的強度，需要計算測量的三個層面，層面一為激發(fā)態(tài)高能級Em中的粒子總數(shù)量nm；層面二為特定時間內(nèi)高能級和低能級之間躍遷次數(shù)的估測值；層面三為兩能級轉(zhuǎn)化過程中的能量差。在過程中會有很多元素存儲在原子線光譜中，并且具有差異化的光譜特征會借助不同元素來進行體現(xiàn)，在對原子光譜實施測量分析階段，需要將分析線用需要測量元素的光譜特征進行表示，然后再運用元素光譜特征來對光譜線實施檢測，這樣的方式可以很好的檢測出檢驗品中的元素含量。

（2）X射線對光譜進行吸收的原理。在鍋爐壓力容器運作階段，可以將電壓差加入到兩極之間，然后在隨之將高能電子表安裝在上方，這樣就可以映射出加入陰極，進而對金屬中的原子進行輸入，原子則可以很好的吸收這一動作并散發(fā)能量，即為原子在吸收完之后就可以講自身電子釋放出來，進入到外層電子以后，X射線光子在內(nèi)層電子中就會被釋放，這即為X射線吸收光譜分析的原理。另外，X射線的釋放算式可以借助相應(yīng)的計算方式進行體現(xiàn)，基本計算公式主要為EL-EK/h=V。其中L與K層能級中的能力可以通過利用EL和EK表示出來，h則主要表示的是普朗克常量，同時釋放出來的X射線波長是正反比關(guān)系的體現(xiàn)，可以說越高能級的能量X射線釋放出來的波長就會越短。此外，X射線與其他射線相比較來講有著統(tǒng)一性特點，物質(zhì)可以對其吸收，并且物質(zhì)與量也會決定其吸收程度。

（3）Arc-Met930直讀光譜儀工作原理。某省份鍋爐壓力容器安全檢測中心從國外M公司引入了Arc-Met930型號的便捷式光譜儀，這一儀器可以快速開展全譜定量元素分析，并且這一省份還在國外N公司引入了XLt800系列的X射線光譜分析儀。

Arc-Met930直讀光譜儀主要構(gòu)件為主機和探頭，主機分為計算機控制系統(tǒng)與測量計算系統(tǒng)，探頭主要為以下三部分，即為：I光源和激發(fā)室；II分光系統(tǒng)；III光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。I部分的組成過程即為開始——引弧——融化——蒸發(fā)——激發(fā)——發(fā)射光譜。II部分即為光學元件，起弧之后的金屬光譜通過狹縫在經(jīng)過透鏡光闌就可以達到精光平面全集光柵，這一光柵在接收到金屬弧光以后就可以分光色散，進而產(chǎn)生的各類元素特征譜線就可以組成連續(xù)光譜。III部分的組成主要是借助光電轉(zhuǎn)換元件將多個元素特征譜線轉(zhuǎn)變成為電信號，并且還可以記錄線譜強度，最終利用計算機來與校準曲線進行比較，算式可以使用羅馬金——賽泊爾公式，進而得到各個元素的準確含量。針對于以往傳統(tǒng)的光電直讀光譜儀來講，第三部分主要運用的是體積較大的光電倍增管來作為光電的轉(zhuǎn)換元件，Arc-Met930直讀光譜儀是使用體積較小的光學像素陣列檢測器PDA來替代光電倍增管，全面優(yōu)化了以往傳統(tǒng)的光電直讀象素儀領(lǐng)域，針對于PDA檢測器來講，其集中了諸多通道，不在只單一的從固定通道中獲取線譜，實現(xiàn)了將一定范圍內(nèi)波長所有元素特征都全部獲取，在這一基礎(chǔ)上開展分析就可以全面拓展分析范圍。

3 闡述光譜檢查在鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗中的應(yīng)用

3.1 鍋爐壓力容器制造質(zhì)量監(jiān)督檢查的光譜檢查規(guī)定

首先在監(jiān)督檢查汽水分離器的過程中，應(yīng)對這些器械內(nèi)部合金鋼板與管接頭開展光譜檢查，各個管接頭可以說是子容器連接的關(guān)鍵要點，一旦材料使用錯誤，那么就會對電力生產(chǎn)企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟損失；其次針對于鍋爐壓力容器聯(lián)箱與交換機以及減溫器等設(shè)備來講，在借助光譜監(jiān)察法開展檢測之后，需要詳細記錄檢查報告，這樣的方式不僅可以保障檢查的真實性與準確性，還可以進一步提升鍋爐壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量；最后即為在通過光譜分儀器監(jiān)檢鍋爐壓力容器的受熱面的過程中，需要依照標準且規(guī)范的檢查步驟和技術(shù)要求進行檢查，進而促進檢查精準性的提升。

3.2 鍋爐壓力容器安裝質(zhì)量監(jiān)檢光譜檢查規(guī)定

（1）光譜檢查應(yīng)在鍋爐壓力容器水壓試驗開展之前實施，如果減溫器與聯(lián)箱以及汽熱交換器等子容器低于進口環(huán)形聯(lián)箱，則需要對合金鋼焊縫開展光譜檢查，然后開展相對準確的光譜分析。（2）即為在鍋爐壓力容器水壓試驗之前進行測量，在對鍋爐容器鋼架與吊桿開展監(jiān)檢的過程中，僅對低合鋼筋中的梁柱與吊桿以及螺栓螺母開展光譜檢查即可，通常不需要在深入的進行光譜分析。（3）在對鍋爐壓力容器管道與閥門以及管件開展監(jiān)檢工作時，應(yīng)對合金鋼管安裝焊接頭實施光譜檢查，保障接頭可以有效銜接，同時其光譜檢查的覆蓋率需要控制在1%。另外，在依照規(guī)定標準實施光譜檢查的過程中，應(yīng)依照實際情況來開展檢查，如果僅對焊縫開展光譜檢查忽略了母材檢查，那么就容易出現(xiàn)鍋爐壓力容器母材使用不科學而導致質(zhì)量問題的出現(xiàn)。從這一角度分析，相關(guān)工作人員在借助光譜儀器開展檢查的過程中，不僅要對安裝焊縫開展光譜檢查和光譜分析，同時還應(yīng)對母材使用比例進行全面檢查或抽查。此外，在制造鍋爐壓力容器材料進場時，也應(yīng)對材料開展光譜檢查，全面把控和掌握原材料的質(zhì)量，這樣才可以提升鍋爐壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量。光譜分析屬于鍋爐壓力容器監(jiān)督檢查的重要手段之一，科學運用這種檢查模式不僅可以快速檢測出壓力容器制造安裝存在的問題，還可以快速解決，確保鍋爐壓力容器生產(chǎn)安裝可以有序進行，長此以往，就可以促進鍋爐壓力容器生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3.3 手持式光譜儀以及便攜式光譜儀的使用

在運用光譜檢查技術(shù)對鍋爐壓力容器實施檢驗的過程中，可以運用手持式光譜儀或便攜式光譜儀開展檢查，這種設(shè)備攜帶較為方便，并且相應(yīng)速度也極快，對壓力容器檢驗環(huán)境有著較強的適用性。針對于便捷式光譜儀來講，其主要利用的是原子光譜分析原理，需要運用電火花來激發(fā)，可以短期內(nèi)測量出較低原子序數(shù)元素，例如c元素、Si元素等等。針對于手持式光譜分析儀來講，其主要是利用了X射線譜原理，優(yōu)勢即為操作便捷且檢驗速度快，并且還可以快速識別材料牌號，但其難以直接測量出C元素，因此，在鍋爐壓力容器檢測過程中兩種儀器可以相互配合使用，這樣才可以取得良好的成效。

4 鍋爐壓力容器應(yīng)用光譜檢查需要注意的問題

在鍋爐壓力容器制造階段，運用光譜檢查方式進行管材與焊縫檢驗十分關(guān)鍵，但目前諸多單位在檢查鍋爐安裝質(zhì)量時通常都只在焊縫安裝中運用光譜檢查模式，沒有將其運用到管材檢查中。

另外需要注意的是，在實際工作開展階段，不一定是同一個單位來對鍋爐安裝質(zhì)量和產(chǎn)品開展檢查，同時在施工安裝時，因沒有進行科學管理，就容易出現(xiàn)管材錯用的問題出現(xiàn)。

例如在焊接時運用光譜檢查如果材料用錯且沒有及時發(fā)現(xiàn)，這樣才對管材開展檢查時就會發(fā)現(xiàn)用錯的管材，如果不能及時且快速發(fā)展問題，就會導致嚴重問題的發(fā)生。因此，在對鍋爐壓力容器開展監(jiān)督檢查的過程中，既要將光譜檢查運用到安裝縫隙檢查中，還需要做好記錄工作。同時還應(yīng)將光譜檢查運用充分到管材檢查中。此外，監(jiān)督檢查應(yīng)重視鍋爐壓力容器的安全度，對質(zhì)量監(jiān)督進行全面加強，應(yīng)有專業(yè)的技術(shù)人員對容器進行監(jiān)檢，可以將工藝設(shè)計與制造融入到監(jiān)督檢查中，并且在合同文本中加以體現(xiàn)。

5 結(jié)語

結(jié)合全文，在社會經(jīng)濟體系快速發(fā)展的背景下，全面帶動了我國電力行業(yè)發(fā)展，從文章中可以看出，鍋爐壓力容器在電力系統(tǒng)運行中的重要性十分明顯，是關(guān)鍵的設(shè)備設(shè)施之一。但當前質(zhì)量缺陷在鍋爐壓力容器中的體現(xiàn)較為明顯，進而直接影響到了鍋爐壓力容器的正常運轉(zhuǎn)。從這一角度分析，應(yīng)對鍋爐壓力容器開展全方位監(jiān)督檢驗，這樣才可以保障鍋爐壓力容器更好的發(fā)揮出自身作用。在對鍋爐壓力容器開展監(jiān)督檢查時，可以運用光譜檢查技術(shù)，通過有效的分析和檢查就可以發(fā)現(xiàn)容器存在的問題，然后再有針對性的進行優(yōu)化，長此以往，就可以提升鍋爐壓力容器監(jiān)督檢查的有效性。