張波 劉同濤 翟春曉

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，使鍋爐的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，而鍋爐作為一種特種設(shè)備，在運(yùn)行過(guò)程中要承受火焰加熱而帶來(lái)的高壓和高溫，因而也就存在著爆炸和泄漏的危險(xiǎn)。一旦鍋爐在設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行及檢驗(yàn)過(guò)程中沒有進(jìn)行嚴(yán)格控制，就會(huì)可能會(huì)對(duì)人們的生命產(chǎn)生威脅的同時(shí)還會(huì)對(duì)國(guó)家的財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此，我國(guó)非常重視鍋爐壓力容器檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，并通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)提高鍋爐壓力容器運(yùn)行的安全性。而本文則主要對(duì)鍋爐壓力容器無(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)技術(shù);應(yīng)用研究

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)指的是采用磁場(chǎng)、聲波及電磁等方式對(duì)容器壁和內(nèi)表面進(jìn)行無(wú)損傷檢測(cè)的一種技術(shù)，這種檢測(cè)方法不僅能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及安全問(wèn)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(dòng)生產(chǎn)力和成品率得到有效提高。還有因無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不會(huì)對(duì)檢測(cè)件產(chǎn)生破壞，且檢測(cè)方式也比較靈活。因此，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，并且對(duì)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(wú)損檢測(cè)的主要技術(shù)

1.1 磁粉檢測(cè)法

磁粉檢測(cè)法指的是對(duì)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(huì)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(chǎng)，在這種情況下，材料表面的磁粉就會(huì)被吸附到漏磁場(chǎng)中，通過(guò)陽(yáng)光的照射下可發(fā)現(xiàn)存在磁痕，然后對(duì)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(cè)出材料的缺陷。還有磁粉檢測(cè)法也可對(duì)存在缺陷檢測(cè)件的嚴(yán)重程度和大小情況進(jìn)行有效檢測(cè)[1]。另外，磁粉檢測(cè)具有檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、成本低以及檢測(cè)效率高等特點(diǎn)，并且在對(duì)檢測(cè)件進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，檢測(cè)件的形狀和大小也不會(huì)對(duì)檢測(cè)帶來(lái)影響，同時(shí)對(duì)微米級(jí)的裂痕寬度也能檢測(cè)出來(lái)，但這種檢測(cè)方法只能檢查出表面缺陷，對(duì)深度缺陷無(wú)法進(jìn)行明確判斷。

1.2 超聲檢測(cè)法

在鍋爐壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，超聲檢測(cè)法是目前應(yīng)用最多的檢測(cè)方法之一，具有檢測(cè)效率高、速度快等特點(diǎn)。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(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，從而通過(guò)反射對(duì)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(cè)法

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

1.4 滲透檢測(cè)法

滲透檢測(cè)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(cè)方法，其檢測(cè)技術(shù)具有一定的適用性，并且檢測(cè)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(cè)件表面，如果檢測(cè)件存在缺陷，滲透液就會(huì)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(cè)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(cè)件存在的缺陷[3]。

1.5 渦流檢測(cè)法

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

2 鍋爐壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 無(wú)損檢測(cè)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(duì)這些材料介質(zhì)的幾何形狀及制造工藝等進(jìn)行檢測(cè)。其中，想要保證金屬板材料的質(zhì)量，可通過(guò)超聲檢測(cè)法來(lái)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(guò)在高壓、劇毒及腐蝕等工作環(huán)境中進(jìn)行檢測(cè)，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(guò)程中，還要對(duì)裂紋、孔洞及分層等缺陷進(jìn)行檢測(cè);對(duì)于鍋爐壓力容器中所使用的的管材，可通過(guò)超聲檢測(cè)法或渦流檢測(cè)法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，以此對(duì)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(duì)于管板、法蘭及接管等鋼鍛件，也可通過(guò)超聲檢測(cè)法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，以此判斷是否存在危害性冶金缺陷;還有對(duì)于鑄件材料，可通過(guò)射線檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)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(wú)損檢測(cè)在制造過(guò)程中的應(yīng)用

鍋爐壓力容器在制作的過(guò)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(duì)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(cè)。其中，對(duì)于接頭內(nèi)部缺陷，可通過(guò)射線檢測(cè)法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，而檢測(cè)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(cè)厚度存在不同，如直線加速器的檢測(cè)厚度在200-400mm之間，X射線探傷機(jī)的檢測(cè)厚度在90mm左右，所以在選擇檢測(cè)設(shè)備時(shí)，需根據(jù)檢測(cè)目標(biāo)來(lái)進(jìn)行選擇;對(duì)于表面開口缺陷，可通過(guò)磁粉檢測(cè)法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，而檢測(cè)設(shè)備可選擇磁粉探傷設(shè)備，但對(duì)有色金屬或不銹鋼的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，超聲檢測(cè)法的檢測(cè)結(jié)果比磁粉檢測(cè)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(yàn)，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(yàn)可通過(guò)水、油或空氣等介質(zhì)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，如果鍋爐壓力容器還增加了特殊要求，就需要在耐壓試驗(yàn)的基礎(chǔ)上再加上滲透檢測(cè)法，以此檢測(cè)鍋爐壓力容器在耐壓試驗(yàn)中是否存在開裂、裂紋萌生及裂紋擴(kuò)展等問(wèn)題。

2.3 無(wú)損檢測(cè)在使用過(guò)程中的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，鍋爐壓力容器在運(yùn)行期間，必須要進(jìn)行定期檢驗(yàn)，以此保證其安全運(yùn)行。而定期檢驗(yàn)有兩種方式，分別為停止運(yùn)行內(nèi)外部檢驗(yàn)和不停止運(yùn)行外部檢驗(yàn)，鍋爐壓力不停止運(yùn)動(dòng)外部檢驗(yàn)需一年一次，而停止運(yùn)行內(nèi)外部檢驗(yàn)需6年一次，主要對(duì)鍋爐壓力容器在使用過(guò)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(guò)表面檢測(cè)方法對(duì)鍋爐壓力容器的角焊縫、螺栓強(qiáng)度、對(duì)接焊縫以及焊接部位等進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中，若材料屬于鐵磁性材料，可采用磁粉檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)，若鍋爐壓力容器內(nèi)部的可視度較弱時(shí)，可采用熒光磁粉法進(jìn)行檢測(cè)，而鍋爐壓力容器外部可采用濕式黑磁粉法進(jìn)行檢測(cè)，若一些角焊縫通過(guò)磁粉檢測(cè)不到位時(shí)，可選擇滲透檢測(cè)法，還有在對(duì)壓力容器的焊縫表面狀態(tài)和腐蝕狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可選擇渦流檢測(cè)法對(duì)其是否存在蝕坑、穿孔等缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有可靠性高、全面得特點(diǎn)，其對(duì)鍋爐壓力容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不會(huì)造成破壞性影響的同時(shí)還可對(duì)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(cè)，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(wèn)題得到有效控制的同時(shí)還能使鍋爐產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。因此，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一種比較有效的檢測(cè)技術(shù)。但需要注意的是，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)鍋爐壓力容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需結(jié)合實(shí)際情況和檢測(cè)要求，來(lái)選擇合適的檢測(cè)技術(shù)，從而使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確和全面。

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作者簡(jiǎn)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(yàn)研究院淄博分院，特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)方向。