特種設(shè)備檢驗(yàn)中無損檢測技術(shù)的應(yīng)用分析

韓世勛

（甘肅省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院，甘肅 蘭州 730050）

1 概述

盡管在生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中都會(huì)使用承壓特種設(shè)備，但是由于特種設(shè)備在運(yùn)行時(shí)溫度、壓力等因素，會(huì)造成設(shè)備的不穩(wěn)定，而且還會(huì)產(chǎn)生大量的有毒、有害等氣體，特種設(shè)備運(yùn)行時(shí)，需要工作人員按照流程科學(xué)操作，避免在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)安全事故。目前，在對特種設(shè)備行業(yè)中的鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設(shè)備進(jìn)行檢測時(shí)，一般會(huì)采用無損檢測技術(shù)，該技術(shù)具有檢測精度高、破壞性小等優(yōu)勢。但是在應(yīng)用無損檢測技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況，采用針對性的方法，才能提升檢測的精度，保證在檢測時(shí)準(zhǔn)確查找設(shè)備存在的問題，以此制定解決方案。

2 無損檢測技術(shù)在承壓特種設(shè)備檢驗(yàn)中的依據(jù)

各行業(yè)在使用特種設(shè)備時(shí)，都需要按照《特種設(shè)備安全監(jiān)察暫行條例》規(guī)定，嚴(yán)格遵循檢驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備進(jìn)行檢查，其中對無損檢測技術(shù)制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，要求檢測人員必須按照法律法規(guī)嚴(yán)格進(jìn)行檢驗(yàn)檢測。在無損檢測技術(shù)中，主要包括超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測四種常規(guī)檢測方法，對這四種檢測技術(shù)的應(yīng)用原則以及相關(guān)要求都制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，有助于在借助無損檢測技術(shù)進(jìn)行特種設(shè)備檢測時(shí)，可以獲得準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)。

3 無損檢測技術(shù)在承壓特種設(shè)備檢驗(yàn)中的分類

石油化工等行業(yè)的承壓特種設(shè)備檢驗(yàn)時(shí)，根據(jù)設(shè)備的材料類型和使用情況，需要采用不同的無損檢測方法。以承壓特種設(shè)備制造為例，特種設(shè)備在制造時(shí)都會(huì)進(jìn)行焊接操作，為避免在焊接時(shí)焊縫出現(xiàn)缺陷，采用的無損檢測方法應(yīng)對焊縫進(jìn)行預(yù)防性檢測，其中采用包括射線、磁粉、滲透以及超聲波等檢測方法，同時(shí)還可以采用渦流檢測方法。由于每種方法的檢測范圍不同，受到人員操作等因素影響，可能會(huì)影響到最終的檢測結(jié)果。所以，檢測人員應(yīng)根據(jù)設(shè)備制造要求，利用各自檢測技術(shù)具有的優(yōu)勢，結(jié)合自己的檢測知識(shí)和技能，制定合理的檢測方法，從而在檢測時(shí)既能獲得事半功倍的效果，而且保證檢測質(zhì)量和效率。

3.1 射線檢測

射線檢測技術(shù)，借助x、y 射線具有的光量子能力，可以對需要檢測的物體依靠強(qiáng)大的穿透力，將物體內(nèi)部存在的缺陷查找出來，并且還能確定存在缺陷的位置以及大小。目前，承壓特種設(shè)備使用的碳鋼、鋁合金以及不銹鋼等物質(zhì)，都能通過射線檢測技術(shù)完成檢測。采用射線檢測技術(shù)，可以對特種設(shè)備材質(zhì)中存在的氣孔等缺陷進(jìn)行檢測，但是檢測人員應(yīng)注意的是，該方法對材質(zhì)厚度在2-200mm 范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行檢測，同時(shí)針對材質(zhì)中出現(xiàn)的細(xì)裂紋和未熔合等問題進(jìn)行有效的檢測。另外，采用該技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí)，檢測人員應(yīng)做好防護(hù)工作，同時(shí)控制檢測時(shí)釋放的有毒氣體，避免檢測人員受到輻射的同時(shí)，還能減少對環(huán)境的污染。

3.2 磁粉檢測

采用磁粉檢測技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí)，借助磁粉進(jìn)入到設(shè)備材質(zhì)內(nèi)，可有效檢測出材質(zhì)內(nèi)存在的缺陷。磁粉檢測技術(shù)操作簡便，并且成本較低，但是檢測范圍只能在具有鐵磁性物質(zhì)使用，一般為鎳、碳素鋼以及合金鋼等材質(zhì)。另外該方法通常會(huì)檢測設(shè)備的表面和近表面尺寸很小、間隙極窄和目視難以看出的缺陷，可對材質(zhì)表面和近表面存在的裂紋，或者未焊透等進(jìn)行檢測。在對特種設(shè)備采用磁粉技術(shù)進(jìn)行無損檢測時(shí)，若環(huán)境溫度低于300℃，可采用干磁粉進(jìn)行檢測，獲得的檢測數(shù)值作為常溫下結(jié)果。但是干磁粉方法在應(yīng)用時(shí)，需要檢測人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)操作能力，只有這樣，才能在光滑的材質(zhì)表面短時(shí)間內(nèi)完成檢測。

3.3 滲透檢測

滲透檢測技術(shù)借助熒光染料，或者使用具有附著能力的染料進(jìn)入到工件內(nèi)，利用顯像劑通過液體毛細(xì)，對工件存在的缺陷進(jìn)行檢測。該方法一般應(yīng)用在有色金屬、陶瓷等非金屬材質(zhì)，可避免染料附著在材質(zhì)表面或內(nèi)部。通常情況下，在環(huán)境溫度低于250℃，奧氏體不銹鋼材料進(jìn)行焊接時(shí)，可采用滲透技術(shù)對焊接部位進(jìn)行檢測。與磁粉檢測方法相同，在檢測時(shí)需要對焊接位置出現(xiàn)的裂紋、氣孔以及氧化斑等具有開孔特性的缺陷進(jìn)行檢測。滲透檢測技術(shù)具有的優(yōu)勢為：可以在隔絕水、電等條件下，在戶外完成對設(shè)備的檢測。而該方法的缺點(diǎn)主要是無法對設(shè)備內(nèi)部存在的閉合型缺陷進(jìn)行檢測。

以我國某石油焦電站鍋爐為例，該鍋爐額定蒸發(fā)量、額定出口壓力與額定出口溫度分別為220t/h、9.8MPa、540℃。在2018 年4 月出現(xiàn)停運(yùn)現(xiàn)象，需對其進(jìn)行停爐檢驗(yàn)。首先，可對其外觀進(jìn)行檢查，主蒸汽管道、汽包以及受熱面為重點(diǎn)觀察對象；其次，需對其重點(diǎn)部位進(jìn)行打磨拋光處理；最后，針對此特種設(shè)備，選擇使用滲透檢測以及磁粉檢測這兩種無損檢測方法，后發(fā)現(xiàn)其存在損壞現(xiàn)象。利用滲透檢測，發(fā)現(xiàn)汽包管座角焊縫有裂紋存在，為疲勞裂紋；發(fā)現(xiàn)汽包省煤器再循環(huán)管孔有多處裂紋存在，為疲勞裂紋。利用磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)主蒸汽管道有裂紋存在；發(fā)現(xiàn)左側(cè)水冷壁集箱封頭焊縫有密集裂紋存在，為焊接裂紋。如圖1 所示。

圖1 主蒸汽管道裂紋

通過針對性整改，完成了裂紋修補(bǔ)工作，讓鍋爐恢復(fù)平穩(wěn)運(yùn)行。在檢測過程中，特種設(shè)備沒有受到任何檢測損傷。由此可見，無損檢測技術(shù)在特種設(shè)備檢測中的應(yīng)用具有重要作用。

3.4 超聲波檢測

使用超聲波進(jìn)行檢測時(shí)，該技術(shù)借助聲學(xué)原理，對材質(zhì)內(nèi)存在的缺陷，通過聲波反射對穿過的時(shí)間以及能量變化進(jìn)行分析，進(jìn)而將材質(zhì)內(nèi)存在的缺陷的位置和大小精準(zhǔn)定位。該技術(shù)檢測材質(zhì)的厚度一般在8-300mm 范圍內(nèi)，檢測的內(nèi)容包括焊縫中存在的裂紋、未融合等問題。采用超聲波檢測方法，既具有操作簡單對人體無損傷等特點(diǎn)，還能針對設(shè)備的特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)部以及高溫狀態(tài)等條件下進(jìn)行檢測，可以獲得準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)。

3.5 渦流檢測

渦流檢測技術(shù)借助電磁原理，將導(dǎo)電材料放置在檢測材質(zhì)上，通過感應(yīng)電流產(chǎn)生的導(dǎo)體性質(zhì)獲得檢測數(shù)據(jù)。該方法的具有檢測速度快特點(diǎn)，但是無法對較深的并且規(guī)則性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。一般應(yīng)用在具有導(dǎo)電性能的金屬材料上，在金屬材料的表面具有缺陷時(shí)，利用此種方法可以取得良好效果。

3.6 盲區(qū)補(bǔ)充檢測

使用不同檢測方法進(jìn)行檢測時(shí)，檢測人員可以利用檢測儀器獲得數(shù)值。但是，在許多復(fù)雜特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)備進(jìn)行超聲檢測時(shí)，由于存在檢測盲區(qū)，直通波信號(hào)無法傳送到檢測儀器，進(jìn)而無法對設(shè)備盲區(qū)內(nèi)是否存在缺陷進(jìn)行定位。一般情況下，對設(shè)備的焊縫進(jìn)行檢測時(shí)，若焊縫的小于50mm 時(shí)，需要對10mm的盲區(qū)進(jìn)行檢測，才能保證檢測精度。另外，在進(jìn)行盲區(qū)檢測時(shí)，采用寬頻帶窄脈沖探頭、變更探頭等方式對盲區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充檢測，同時(shí)使用計(jì)算機(jī)制作成TOFD 圖像，以便準(zhǔn)確定位材質(zhì)存在缺陷的位置和大小。檢測人員應(yīng)充分利用TOFD 圖像，對盲區(qū)補(bǔ)充檢測獲得的數(shù)據(jù)，要求必須準(zhǔn)確合理，同時(shí)根據(jù)掃描信號(hào)探明盲區(qū)缺陷潛在的趨勢，以便在預(yù)防和解決缺陷時(shí)，可以提供參考依據(jù)。

4 結(jié)語

綜上所述，在對特種設(shè)備檢驗(yàn)過程中，采用無損檢測技術(shù)，需要根據(jù)設(shè)備的性質(zhì)、檢測技術(shù)的優(yōu)勢等綜合考慮，以此獲得準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)。在特種設(shè)備應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域，由于特種設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，對特種設(shè)備檢測時(shí)需要較高水平的技術(shù)，借助無損檢測技術(shù)獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，可對設(shè)備存在的缺陷制定預(yù)防策略以及解決措施，進(jìn)而在提升檢測效率的同時(shí)，有效提升設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性和安全性，保證特種設(shè)備運(yùn)行作用以及運(yùn)行質(zhì)量。