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(西安優(yōu)耐特容器制造有限公司，西安 710201)

管殼式換熱器[1]是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器，又稱列管式換熱器，在化工、石油、核電、食品醫(yī)藥及其他許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，可作為加熱器、冷凝器、冷卻器、蒸發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用廣泛。

在管殼式換熱器中，換熱管與管板是換熱器管程和殼程之間的唯一屏障，換熱管與管板焊接接頭的質(zhì)量是制造階段控制的關(guān)鍵點(diǎn)。因此，在制造階段對(duì)其焊接接頭的檢測(cè)和評(píng)價(jià)就顯得異常重要。由于換熱管管徑較小、管壁薄、數(shù)量多且密集，故目前對(duì)焊接接頭的檢測(cè)多采用滲透方法進(jìn)行[2]。

圖1 換熱器換熱管與管板焊接接頭實(shí)物

某臺(tái)在制冷卻器的換熱管材料是鈦材，換熱管與管板(鈦/鋼復(fù)合板)焊接接頭外觀成形美觀且表面光滑(見圖1)，產(chǎn)品工藝文件要求按標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.5-2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè) 第5部分：滲透檢》進(jìn)行滲透檢測(cè)。為了確保滲透檢測(cè)的可靠性[3]，滲透檢測(cè)材料的選擇及檢測(cè)工藝的確定尤為重要。在檢測(cè)過程中，筆者還發(fā)現(xiàn)管內(nèi)壁滲透液去除較困難，影響檢測(cè)結(jié)果，通過多次工藝實(shí)踐制作了滲透液去除專用工具；結(jié)合三種滲透檢測(cè)材料的對(duì)比，確定了合適的去除工藝和檢測(cè)材料，取得了較好的效果。試驗(yàn)可為同類產(chǎn)品的滲透檢測(cè)提供參考。

1 檢測(cè)準(zhǔn)備

1.1 檢測(cè)面的檢查與清理

管板表面要求光潔、無劃痕及毛刺，焊接接頭表面要求沒有未熔合、咬邊及可見氣孔等。表面清理時(shí)，采用噴有清洗劑的潔凈不脫毛的布對(duì)被檢表面進(jìn)行擦拭。

1.2 滲透檢測(cè)材料

試驗(yàn)選用如下三種滲透檢測(cè)材料，考慮到換熱器材料的特殊性，要求所選用的滲透檢測(cè)劑必須是低氟、低氯型的(一定量滲透劑蒸發(fā)后殘?jiān)械穆?、氟元素的質(zhì)量比不得超過1%，具體測(cè)定方法按NB/T47013.5-2015標(biāo)準(zhǔn)中的4.2.1.8進(jìn)行)。

第一種：普通型著色滲透材料(DPT-5)，快速滲透、快速顯像，水/溶劑兩用清洗，檢測(cè)靈敏度B級(jí)。

第二種：核級(jí)著色滲透材料(WU-T)，超低氟、氯元素含量，水/溶劑兩用清洗，檢測(cè)靈敏度B級(jí)。

第三種：熒光滲透材料(CY-3800)，親水自乳化(水洗型)，靈敏度為C級(jí)。

1.3 靈敏度的要求

滲透檢測(cè)靈敏度要求為B級(jí)。普通型著色滲透材料和核級(jí)著色滲透材料適用于著色滲透檢測(cè)法，熒光滲透材料適用于熒光滲透檢測(cè)法，且均采用JB/T 6064-2015《滲透試塊通用規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鍍鉻試塊(B型)來檢驗(yàn)系統(tǒng)靈敏度，不同靈敏度等級(jí)在鍍鉻試塊上可顯示的裂紋區(qū)次序應(yīng)達(dá)到表1的規(guī)定。

表1 靈敏度等級(jí)的驗(yàn)證

NB 47013.5-2015標(biāo)準(zhǔn)中所述的1～3裂紋區(qū)尺寸分別對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 6064-2015中B型試塊上的裂紋區(qū)次序2～4。

注意：著色滲透檢測(cè)用的試塊不能用于熒光滲透檢測(cè)，反之亦然。

1.4 滲透檢測(cè)輔助器材

檢測(cè)輔助器材有：小號(hào)毛刷、潔凈不脫毛的布、桶裝去離子水、專用去除工具、測(cè)溫儀、5～10倍放大鏡、LED手電筒、光照度計(jì)、遮光帆布、黑光燈、黑光輻照度計(jì)等。

2 檢測(cè)工藝

2.1 檢測(cè)工藝流程

滲透檢測(cè)工藝流程為：預(yù)處理(清洗)→干燥→施加滲透液→去除多余滲透液→干燥→施加顯像劑→觀察及評(píng)定→后處理。

2.2 三種滲透材料檢測(cè)工藝要點(diǎn)

2.2.1 滲透液的施加

如果采用噴涂法，會(huì)使管子內(nèi)壁流入過多滲透液，給去除清洗工作帶來很大困難，且空氣中彌漫大量滲透液，對(duì)工作人員健康也會(huì)造成威脅。而采用刷涂法可有效避免浪費(fèi)且有利于去除。由于焊接接頭表面光滑，工作人員須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不間斷刷涂滲透劑，且應(yīng)保證被檢部位完全被滲透劑覆蓋，并在整個(gè)滲透時(shí)間內(nèi)保持潤(rùn)濕狀態(tài)。滲透劑持續(xù)時(shí)間不少于15 min。

圖2 滲透液去除專用工具外觀與現(xiàn)場(chǎng)操作示例

2.2.2 滲透液的去除

在滲透液的去除環(huán)節(jié)，管孔內(nèi)壁滲透液的去除較困難，易影響檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定。筆者通過多次工藝實(shí)踐，制作了管孔滲透液去除專用工具，該工具傳動(dòng)桿采用直徑為20 mm的鈦棒，長(zhǎng)度約為200 mm,為了保證傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)手握部位不轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳動(dòng)桿手握部位加裝了軸承并用橡皮管包裹。傳動(dòng)裝置為電動(dòng)裝置，有效提高了工作效率(見圖2)。

著色滲透檢測(cè)法去除工藝：先用潔凈不脫毛的布順著一個(gè)方向依次擦拭管板面焊接接頭，直至大部分多余滲透劑被去除；再將不脫毛的布在去離子水中浸濕后擰一下，注意不要太濕也不要擰太干，接著將布纏繞在專用工具上，對(duì)管孔進(jìn)行滲透液的去除(不脫毛的布要多備用，每次只更換布，防止去離子水被滲透液污染)。如檢測(cè)面大，可多人同時(shí)進(jìn)行去除；管孔滲透液去除完后，最后用浸濕擰干的潔凈不脫毛的布順著一個(gè)方向?qū)⒑附咏宇^表面殘留滲透劑擦拭干凈。采用這種工藝有效去除了換熱管內(nèi)壁的滲透液。

熒光滲透檢測(cè)法去除工藝：采用去離子水清洗時(shí)，在黑光燈照射下發(fā)現(xiàn)管內(nèi)壁不易清洗干凈；后重新檢測(cè)采用清洗劑清洗的工藝，在黑光燈照射下發(fā)現(xiàn)管內(nèi)壁也不易清洗干凈。

實(shí)踐表明此去除工藝適用于著色滲透材料，不適用于熒光滲透材料。

2.2.3 干燥處理

干燥時(shí)間要求在5～10 min，不應(yīng)超過10 min。為了確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)干燥，需采用潔凈的壓縮空氣輔助干燥，注意風(fēng)壓適中，不可距離管板面太近以避免局部過度干燥，建議距離不小于1 m。

2.2.4 顯像

將噴灌搖勻后，噴嘴距離被檢面300～400 mm，噴涂方向與被檢面夾角為30°～40°，噴涂在被檢表面時(shí)應(yīng)薄而均勻，不能在同一地點(diǎn)反復(fù)施加。

普通型(DPT-5)著色滲透材料由于具有快干的特性，顯像后呈細(xì)顆粒粉末狀，不利于微小缺陷的檢測(cè)(見圖3)；核級(jí)(WU-T)著色滲透材料顯像稍慢，噴霧狀態(tài)極佳、顆粒細(xì)膩且顯像粉層均勻，利于微小缺陷的檢測(cè)，靈敏度較普通型高(見圖4)；熒光(CY-3800)滲透檢測(cè)材料因清洗困難產(chǎn)生不良背景，而影響檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定(見圖5)。

圖3 DPT-5顯像實(shí)物圖

圖4 WU-T顯像實(shí)物圖

圖5 CY-3800顯像實(shí)物圖

2.2.5 觀察及評(píng)定

對(duì)顯像結(jié)果的觀察應(yīng)分兩次進(jìn)行，顯像劑干燥后即開始借助放大鏡及強(qiáng)光手電筒在合適光照下逐步進(jìn)行觀察及評(píng)定；接著在顯像30 min后再次進(jìn)行觀察及評(píng)定，以確保能夠發(fā)現(xiàn)緩慢顯示的微小缺陷，防止漏檢。

3 結(jié)論

(1) 由于換熱器結(jié)構(gòu)的原因，滲透檢測(cè)過程中，換熱管內(nèi)壁滲透液的去除工藝直接影響檢測(cè)靈敏度。采用專用工具，有效解決了換熱管內(nèi)壁滲透劑去除困難的問題，且效果顯著，可為同類型產(chǎn)品的滲透檢測(cè)提供參考。

(2) 通過三種滲透檢測(cè)材料的對(duì)比發(fā)現(xiàn)：核級(jí)著色滲透檢測(cè)材料更適合管殼式換熱器的滲透檢測(cè)。