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        試論無損檢測(cè)技術(shù)在特種設(shè)備檢驗(yàn)中的應(yīng)用

        2022-07-11 10:23:28方效偉
        中國(guó)設(shè)備工程 2022年13期
        關(guān)鍵詞:磁粉特種設(shè)備材質(zhì)

        方效偉

        (忻州市綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心,山西 忻州 034000)

        雖然承壓特種設(shè)備已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中,但在溫度和壓力等因素的影響下,設(shè)備的穩(wěn)定性很難得到保證,如果不及時(shí)解決,還會(huì)導(dǎo)致多種有毒有害氣體的生成。為此,在特種設(shè)備運(yùn)行期間,工作人員應(yīng)采取有效的措施,對(duì)安全事故進(jìn)行預(yù)防和控制。與此同時(shí),還要加強(qiáng)對(duì)這些設(shè)備的檢測(cè)力度,目前,常用的檢測(cè)技術(shù)以無損檢測(cè)技術(shù)為主,究其原因,主要是此類技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯著,不僅檢測(cè)精度高,并且不會(huì)對(duì)設(shè)備造成破壞。但在選擇無損檢測(cè)技術(shù)時(shí),需要將設(shè)備種類作為依據(jù),以保證檢測(cè)精度,并在此基礎(chǔ)上,完成解決方案的制定。

        1 無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用依據(jù)

        不同行業(yè)在對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行使用的過程中,都應(yīng)將《特種設(shè)備安全監(jiān)察暫行條例》作為依據(jù),遵循其中的條款,科學(xué)合理地檢查設(shè)備,該文件對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)提出了明確的技術(shù)要求,具體要求是檢測(cè)人員在檢查特種設(shè)備的過程中,需要嚴(yán)格落實(shí)其中的各項(xiàng)法律法規(guī)。

        現(xiàn)階段,常用的無損檢測(cè)技術(shù)主要包括四種:第一種是超聲檢測(cè),第二種是射線檢測(cè),第三種是磁粉檢測(cè),第四種是滲透檢測(cè)。該條款對(duì)這些技術(shù)均制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),其目的在于確保特種設(shè)備無損檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

        2 無損檢測(cè)技術(shù)在承壓特種設(shè)備檢驗(yàn)中的應(yīng)用要點(diǎn)

        在相關(guān)企業(yè)檢驗(yàn)特種設(shè)備的過程中,需要將設(shè)備材料型號(hào)和使用情況作為依據(jù),選擇合適的無損檢測(cè)技術(shù)。比如,某生產(chǎn)企業(yè)在制造承壓特種設(shè)備時(shí),會(huì)對(duì)焊接的方式進(jìn)行使用,但在焊接容易受到多種因素的影響,一旦出現(xiàn)問題,就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備缺陷的產(chǎn)生,比如,焊縫缺陷等,該企業(yè)為規(guī)避此類問題,于是,在焊接過程中對(duì)其進(jìn)行了預(yù)防性的檢測(cè),所采取的檢測(cè)方法主要包括超聲波、滲透、磁粉等,與此同時(shí),為保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的精確性,還對(duì)渦流檢測(cè)方法進(jìn)行了使用??紤]到不同檢測(cè)方法在檢測(cè)范圍上存在差距,且對(duì)操作人員技術(shù)水平的要求不同,因此,檢測(cè)人員在檢測(cè)過程中,應(yīng)明確不同檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),并基于自身能力,制定合適的檢測(cè)方案,只有這樣,才能獲得預(yù)期的檢測(cè)效果。

        2.1 射線檢測(cè)的應(yīng)用要點(diǎn)

        結(jié)合上文可知,射線檢測(cè)技術(shù)在特種設(shè)備檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛,這種檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)原理是對(duì)X、Y射線的光量子能力進(jìn)行利用,究其原因,主要是X、Y射線具有非常強(qiáng)的穿透力,在照射物體后,能夠找出物體內(nèi)存在的缺陷,同時(shí),還能對(duì)缺陷的具體情況進(jìn)行確定。在查閱資料后得知,目前,企業(yè)中所應(yīng)用的承壓特種設(shè)備,其材質(zhì)普遍為碳鋼、鋁合金和不銹鋼,這些材質(zhì)的內(nèi)部缺陷均能被射線檢測(cè)技術(shù)所找出。此外,對(duì)射線檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行使用,還可以檢測(cè)特種設(shè)備材質(zhì)中的氣孔缺陷,但值得強(qiáng)調(diào)的是,該方法在材料厚度不超過200mm的特種設(shè)備中較為適用,可以檢測(cè)出設(shè)備中存在的細(xì)裂紋和融合不充分的問題。但在應(yīng)用這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的過程中,檢測(cè)人員務(wù)必要做好個(gè)人防護(hù),同時(shí),采取有效的措施,對(duì)有毒有害氣體排放進(jìn)行控制,其目的在于保護(hù)自身安全和減少對(duì)環(huán)境的污染。

        2.2 磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

        在對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí),可以使用磁粉檢測(cè)技術(shù),其原理為在設(shè)備材質(zhì)內(nèi)注入磁粉,并在此基礎(chǔ)上確定材質(zhì)內(nèi)是否存在缺陷。相較其他無損檢測(cè)技術(shù),這種檢測(cè)技術(shù)的操作難度較低,且成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他檢測(cè)技術(shù),但卻存在檢測(cè)方面的局限性,如果待檢測(cè)設(shè)備,其材質(zhì)內(nèi)并未含有鐵磁物質(zhì),則不能使用該技術(shù)。在查閱資料后得知,該檢測(cè)技術(shù)適用的材質(zhì)為鎳、碳素鋼以及合金鋼。此外,這種方法主要檢測(cè)范圍是設(shè)備表面和近表面,故檢測(cè)尺寸不大,可以檢測(cè)出設(shè)備表面缺陷,比如,裂紋,未焊透。在采用這種技術(shù)檢測(cè)特種設(shè)備時(shí),如果環(huán)境溫度不超過300℃,此時(shí),可以對(duì)干磁粉進(jìn)行使用,所得到的檢測(cè)數(shù)據(jù),會(huì)被視為常溫下結(jié)果。但干磁粉方法的應(yīng)用,對(duì)檢測(cè)人員技術(shù)水平提出了非常高的要求,只有這樣,才能保證檢測(cè)效率和質(zhì)量。

        2.3 滲透檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

        滲透檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用過程中,需要對(duì)熒光染料進(jìn)行使用,如果沒有此類材料,使用具備附著能力的染料也可。具體操作方式為將這些染料注入工件中,然后,借助顯像劑進(jìn)行檢測(cè)即可,具體分析對(duì)象是液體毛細(xì)。在查閱資料后發(fā)現(xiàn),在有色金屬和陶瓷等非金屬材質(zhì)中,這種方法的應(yīng)用可以取得良好的效果,具體表現(xiàn)為能夠保證燃料在此類材質(zhì)的表面和內(nèi)部附著。如果焊接奧氏體不銹鋼材料的溫度不超過250℃,可以借助滲透技術(shù)檢測(cè)焊接部位。在使用這種檢測(cè)技術(shù)的過程中,應(yīng)該將裂紋、氣孔和氧化斑等缺陷作為重點(diǎn)對(duì)象。此類檢測(cè)技術(shù)在諸多方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì),如下所述:在不具備水、電的環(huán)境下,便可以完成檢測(cè)工作。但這種技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn),主要體現(xiàn)在其難以檢測(cè)出設(shè)備內(nèi)部的缺陷,尤其是閉合型缺陷。比如,某企業(yè)在對(duì)石油焦電站鍋爐開展檢測(cè)工作前,對(duì)其基本情況進(jìn)行了分析,分析后得知,該鍋爐每小時(shí)的額定蒸發(fā)量為220t,具有9.8MPa的額定出口壓力和540℃的額定出口溫度。該鍋爐于2020年出現(xiàn)了停運(yùn)情況,因此對(duì)其進(jìn)行停爐檢查。企業(yè)所采用的檢測(cè)方法如下:(1)檢查設(shè)備的外觀,不僅需要重點(diǎn)檢查汽包與受熱面,還需要將主蒸汽管道當(dāng)作設(shè)備檢查的重點(diǎn);(2)采取打磨拋光的方法對(duì)設(shè)備的重點(diǎn)部位進(jìn)行著重處理;(3)對(duì)于鍋爐這種設(shè)備,其比較適用的無損檢測(cè)方法有兩種:一種為滲透檢測(cè),另一種為磁粉檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明,該設(shè)備存在缺陷。技術(shù)人員通過滲透檢測(cè)方法的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)設(shè)備的汽包管座角焊縫處存在裂紋,在分析后發(fā)現(xiàn),這種裂紋屬于疲勞裂紋。除此之外,汽包省煤器上同樣存在多處疲勞裂紋。磁粉檢測(cè)結(jié)果表明:該鍋爐主蒸汽管道和左側(cè)冷壁箱封頭存在焊接裂紋。在明確裂紋類型和成因后,該企業(yè)組織技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行了修復(fù),如圖1所示,在維修后鍋爐運(yùn)行恢復(fù)正常。

        圖1 主蒸汽管道裂紋

        2.4 超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

        在檢測(cè)特種設(shè)備時(shí),超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用頻率較高,該技術(shù)通過對(duì)聲學(xué)原理的應(yīng)用,檢測(cè)材料內(nèi)的缺陷,具體原理是分析聲波反射對(duì)穿過的時(shí)間和能量變化,實(shí)現(xiàn)對(duì)材質(zhì)內(nèi)缺陷位置和大小的精確判斷。這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)在厚度為8~300mm的材質(zhì)內(nèi)較為適用,檢測(cè)缺陷種類較為齊全,主要包括焊縫裂紋、融合不到位等。這種檢測(cè)方法相較其他檢測(cè)方法,其優(yōu)勢(shì)較多,具體為操作簡(jiǎn)單且不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生威脅等。此外,還能在高溫條件下檢測(cè)設(shè)備缺陷,且檢測(cè)精度不會(huì)受到設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響。

        2.5 渦流檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

        渦流檢測(cè)技術(shù)以電磁為原理,其需要在檢測(cè)材質(zhì)上合理地放置導(dǎo)電材料,并借助導(dǎo)體性質(zhì),獲取具有高精度特征的數(shù)據(jù)。檢測(cè)效率高,是該技術(shù)最顯著的優(yōu)勢(shì)。但這項(xiàng)技術(shù)在檢測(cè)厚度較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的材質(zhì)時(shí),應(yīng)用效果較為有限。通常情況下,僅適用于金屬材料,究其原因,主要是金屬材料普遍具有導(dǎo)電性質(zhì),契合技術(shù)的檢測(cè)原理。

        2.6 盲區(qū)補(bǔ)充檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

        如果在檢測(cè)設(shè)備時(shí)需要使用多種檢測(cè)技術(shù),檢測(cè)人員需要使用檢測(cè)儀器獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)值。但在檢測(cè)結(jié)構(gòu)較為特殊的設(shè)備時(shí),如果需要使用超聲波檢測(cè)技術(shù),可能會(huì)在檢測(cè)盲區(qū)的影響下,影響直通波信號(hào)的傳輸效果,具體表現(xiàn)為,該信號(hào)可能無法被檢測(cè)儀器完整接收,技術(shù)人員也很難判斷設(shè)備內(nèi)缺陷所在的位置。通常情況下,如果焊縫的大小不超過50mm,需要檢測(cè)10mm的盲區(qū),只有這樣,才能保證檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。此外,在檢測(cè)盲區(qū)的過程中,可以對(duì)寬頻帶寬窄脈沖探頭進(jìn)行使用,更換探頭即可,通過補(bǔ)充檢測(cè),提高檢測(cè)精度。在獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)后,還要使用計(jì)算機(jī)完成TOFD圖像的制作,為缺陷位置和大小判斷創(chuàng)造有利的條件。值得強(qiáng)調(diào)的是,檢測(cè)人員應(yīng)重視TOFD圖像的作用,補(bǔ)充盲區(qū)檢測(cè)數(shù)據(jù)不足的缺陷,與此同時(shí),還要將掃描信號(hào)作為依據(jù),對(duì)盲區(qū)缺陷發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析,為后續(xù)解決缺陷,創(chuàng)造有利的條件。

        以焊縫缺陷檢測(cè)為例,設(shè)計(jì)規(guī)定中要求用10倍放大鏡100%地檢查焊縫以及熱影響區(qū)域的表面,其表面不能出現(xiàn)咬邊,使用100%射線對(duì)A、B類焊縫進(jìn)行無損檢測(cè),達(dá)到Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)則為合格。當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在超標(biāo)缺陷時(shí),需要先將缺陷清除,清除完畢后再進(jìn)行補(bǔ)焊,補(bǔ)焊完成后,再使用射線對(duì)其進(jìn)行重新檢測(cè),反復(fù)操作直至合格。所有焊縫無論是對(duì)接還是角接,其表面都需要在水壓試驗(yàn)前后實(shí)施滲透檢測(cè),檢測(cè)過程中,發(fā)現(xiàn)缺陷后可以對(duì)其進(jìn)行修磨,必要時(shí)還可以進(jìn)行補(bǔ)焊,補(bǔ)焊后重新檢測(cè)。如圖2所示。壓力容器的設(shè)備在進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)比其他類型的建造標(biāo)準(zhǔn)高,因此,需要對(duì)其多加注意。除此之外,應(yīng)當(dāng)注意空氣氣密性方面的試驗(yàn)要求,監(jiān)檢過程中該項(xiàng)檢測(cè)需要得到重點(diǎn)關(guān)注。

        圖2 特種設(shè)備無損檢測(cè)

        焊接完成后,還需要注意容器表面的鐵污染殘留,若沒有注意鐵污染的殘留,則很容易在壓力容器投入使用后出現(xiàn)黃銹斑。此類黃銹斑在反應(yīng)器的檢驗(yàn)中可以被清晰地發(fā)現(xiàn),1m2區(qū)域內(nèi)能夠出現(xiàn)直徑大小統(tǒng)一的數(shù)百個(gè)銹斑,使用鐵指示劑對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)其檢測(cè)結(jié)果為藍(lán)色。進(jìn)行銹斑酸洗工作時(shí),需要根據(jù)其實(shí)際情況選擇適配的酸洗鈍化液,如果條件允許,還可以適當(dāng)添加緩蝕劑,酸洗時(shí)溫度不能過高,結(jié)束后應(yīng)當(dāng)使用潔凈水沖洗。

        3 結(jié)語

        綜上所述,在檢驗(yàn)特種設(shè)備時(shí),可以采用多種無損檢測(cè)技術(shù),但在選擇時(shí),需要將設(shè)備的性質(zhì)和各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)作為依據(jù),在此基礎(chǔ)上選擇合適的檢測(cè)技術(shù),

        從而獲得更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)??紤]到部分特種設(shè)備結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性的特征,對(duì)檢測(cè)技術(shù)水平提出了非常高的要求,而無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用,不僅可以獲得精確的檢測(cè)數(shù)據(jù),同時(shí),還不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。為此,建議技術(shù)人員基于設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際情況,制定缺陷檢測(cè)、預(yù)防和解決策略,以促進(jìn)檢測(cè)效率提升,并保證設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。

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