無損檢測(cè)在食品衛(wèi)生行業(yè)設(shè)備的應(yīng)用

盧 娟

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100029）

1 概述

無損檢測(cè)方法廣泛應(yīng)用于壓力容器制造檢驗(yàn)過程當(dāng)中，無損檢測(cè)方法的正確選擇和恰當(dāng)使用對(duì)壓力容器設(shè)備的質(zhì)量起到非常重要的作用，直接影響設(shè)備在生產(chǎn)過程中的安全可靠運(yùn)行。食品衛(wèi)生行業(yè)設(shè)備是壓力容器設(shè)備的一個(gè)分支。作為一個(gè)直接與人類生活健康緊密聯(lián)系的特殊行業(yè)，其在設(shè)備的選材、制造工藝的選擇方面，都使其有別于普通的壓力容器。因此，根據(jù)壓力容器有關(guān)無損檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合在食品衛(wèi)生行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)食品衛(wèi)生行業(yè)設(shè)備的無損檢測(cè)進(jìn)行了探討。

2 無損檢測(cè)概述

2.1 常規(guī)方法

無損檢測(cè)常用的檢測(cè)方法分為五類：即射線檢測(cè)（RT），超聲檢測(cè)（UT）磁粉檢測(cè)（MT）滲透檢測(cè)（PT）渦流檢測(cè)（ET）。其中超聲檢測(cè)又分為三種：脈沖反射法超聲檢測(cè)、不可記錄的脈沖反射超聲檢測(cè)及衍射時(shí)差法（TOFD）。

射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)經(jīng)常被用于檢測(cè)設(shè)備或者材料的內(nèi)部缺陷；磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)經(jīng)常用于檢驗(yàn)設(shè)備或者材料的表面缺陷；渦流檢測(cè)適用于檢測(cè)導(dǎo)電金屬材料制承壓設(shè)備表面和近表面的缺陷，但是不適用于形狀復(fù)雜的零件。

2.2 實(shí)施時(shí)機(jī)

容器的焊接接頭，應(yīng)在形狀尺寸檢查、外觀目視檢查合格后，再進(jìn)行無損檢測(cè)。

對(duì)于拼接封頭應(yīng)在成型后進(jìn)行無損檢測(cè)。這種情況大多用于大直徑封頭。在啤酒儲(chǔ)罐中應(yīng)用居多。因其封頭直徑大多數(shù)大于2.2m（整張鋼板寬度），所以需要拼接板后再旋壓成型。當(dāng)拼接焊縫在旋壓過程中受到擠壓力的影響，可能會(huì)出現(xiàn)焊縫裂紋或者其他缺陷，所以需要成型后進(jìn)行無損檢測(cè)。如圖1所示。

圖1 封頭拼接示意圖

3 各類焊縫進(jìn)行全部或局部檢測(cè)的情況

3.1 容器的A、B類焊縫進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)

（1）鋼材厚度δs＞25mm的奧氏體不銹鋼；鋼材厚度δs＞16mm的Cr-Mo低合金鋼。因?yàn)槭称沸l(wèi)生行業(yè)設(shè)備的主要材質(zhì)為不銹鋼，所以這里不討論碳鋼或其他材質(zhì)的情況；

（2）圖樣規(guī)定必須做100%檢測(cè)的容器；

（3）蜂窩夾套容器內(nèi)圓筒的A類焊接接頭；

（4）焊縫交叉部位；

（5）先拼板后成形凸形封頭上的所有拼接接頭；

（6）凡被補(bǔ)強(qiáng)圈、支座、墊板、內(nèi)件等所覆蓋的焊接接頭；

（7）以開孔中心為圓心，1.5倍開孔直徑為半徑的圓中所包容的焊接接頭；

（8）嵌入式接管與圓筒或封頭對(duì)接連接的焊接接頭；

（9）公稱直徑不小于250mm的接管與長(zhǎng)頸法蘭、接管與接管對(duì)接連接的焊接接頭。

3.2 容器對(duì)接焊縫符合下列情況必須進(jìn)行全部射線或超聲波檢測(cè)

GB150及GB151規(guī)定進(jìn)行全部射線或超聲檢測(cè)的；

設(shè)計(jì)選用焊縫系數(shù)1.0（無縫管制筒體除外）；

使用后無法進(jìn)行內(nèi)外部檢驗(yàn)或耐壓實(shí)驗(yàn)的壓力容器；

3.3 局部射線或超聲檢測(cè)

對(duì)于3.1、3.2節(jié)中規(guī)定以外的容器，應(yīng)對(duì)其A類B類焊接接頭進(jìn)行局部射線或者超聲檢測(cè)。其中，對(duì)低溫容器檢測(cè)長(zhǎng)度不得少于各焊接接頭長(zhǎng)度的50%，對(duì)非低溫容器檢測(cè)長(zhǎng)度不得少于各焊接接頭長(zhǎng)度的20%，且均不得小于250mm。

下列a），b）部位、焊縫交叉部位應(yīng)100%檢測(cè)，其中a），b），c）部位及焊縫交叉部位的檢測(cè)檢測(cè)長(zhǎng)度可計(jì)入局部檢查長(zhǎng)度之內(nèi)。

（1）先拼板后成形凸形封頭上的所有拼接接頭；

（2）凡被補(bǔ)強(qiáng)圈、支座、墊板、內(nèi)件等所覆蓋的焊接接頭；

（3）對(duì)于按照GB150中不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管，自開孔中心、沿容器表面的最短長(zhǎng)度等于開孔直徑的范圍內(nèi)的焊接接頭；

（4）嵌入式接管與圓筒或封頭對(duì)接連接的焊接接頭；

（5）承受外載荷的公稱直徑DN＞250mm的接管與接管對(duì)接接頭盒接管高頸法蘭的對(duì)接接頭。

3.4 焊縫進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)的情況

（1）凡屬于3.1、3.2節(jié)中所述情況容器上的C類和D類焊接接頭；

（2）堆焊表面；

（3）Cr-Mo低合金鋼材經(jīng)火焰切割的破口表面，以及該容器的缺陷修磨或補(bǔ)焊處的表面，卡具和拉筋等拆除處的焊痕表面；

（4）凡屬于3.1、3.2節(jié)中所述情況容器上公稱直徑小于250mm的接管與長(zhǎng)頸法蘭、接管與接管對(duì)接連接的焊接接頭。

（5）鋼材厚度大于20mm的奧氏體不銹鋼、奧氏體_鐵素體型不銹鋼容器的對(duì)接和角接接頭；

（6）要求局部射線或超聲的容器中先拼板后成形的凸形封頭上的所有拼接接頭；

（7）設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行檢測(cè)的接管角焊縫。值得注意的是，設(shè)備接管上的角焊縫因?yàn)槠浜缚p位置和焊接形式的特殊性，一般情況下進(jìn)行此類表面檢測(cè)。比如在盤管加熱類容器，其盤管與容器外壁的焊接大多數(shù)只進(jìn)行表面檢測(cè)。如圖2，圖3，圖4所示。

圖2 角焊縫

圖3 接管角焊縫

圖4 盤管夾套的角焊縫形式

4 檢測(cè)方法的選擇和對(duì)比

4.1 容器焊接接頭方法的選擇要求

容器的對(duì)接接頭應(yīng)采用射線或者超聲檢測(cè)。采用不可記錄的脈沖發(fā)射法超聲檢測(cè)時(shí)，還應(yīng)采用射線檢測(cè)或者TOFD檢測(cè)作為附加局部檢測(cè)。

壓力容器壁厚小于等于38mm時(shí)，應(yīng)采用射線檢測(cè)；由于結(jié)構(gòu)等原因，確實(shí)不能采用射線檢測(cè)時(shí)，可選用可記錄的超聲波檢測(cè)。

壓力容器壁厚大于38mm的對(duì)接接頭，如選用射線檢測(cè)，則每條焊縫還應(yīng)進(jìn)行局部超聲波檢測(cè)；如選用超聲波檢測(cè)，則每條焊縫還應(yīng)進(jìn)行局部射線檢測(cè)，附加局部檢測(cè)應(yīng)包括所有的焊縫交叉部位，檢測(cè)比例為20%。如圖5所示。

對(duì)要求探傷的角接接頭、T型接頭、不能進(jìn)行射線或超聲檢測(cè)時(shí)應(yīng)進(jìn)行100%表面檢測(cè)；

鐵磁性材料壓力容器的表面檢測(cè)應(yīng)優(yōu)先選用磁粉檢測(cè)。

圖5 射線探傷

4.2 射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)的對(duì)比

在很多情況下，在選擇無損檢測(cè)方法的時(shí)候并不是界限十分明確的，這樣就為方法選擇造成一定困擾。射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)是應(yīng)用比較廣泛的兩種無損檢測(cè)方法，所以對(duì)其具體的檢測(cè)特性進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比和總結(jié)，對(duì)比結(jié)果如表1和表2所示。

表1 無損檢測(cè)方法有效性對(duì)比

表2 超聲和射線檢測(cè)范圍的對(duì)比

總的來說，射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)都各有優(yōu)點(diǎn)和不足，兩種檢測(cè)的結(jié)果在較大程度上是無法對(duì)應(yīng)的，此外這兩種檢測(cè)方法都不是萬能的，都有自己的檢測(cè)盲區(qū)，因此當(dāng)采用兩種或者兩種以上的檢測(cè)方法對(duì)承壓設(shè)備的同一部位進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)按照各自的方法評(píng)定級(jí)別。

5 結(jié)束語

食品衛(wèi)生行業(yè)設(shè)備的無損檢測(cè)源于常規(guī)承壓設(shè)備的無損檢測(cè)。又因?yàn)樵O(shè)備的選材不同（大多數(shù)情況采用不銹鋼材質(zhì)）、制造工藝不同（衛(wèi)生死角、表面光潔度、表面特殊處理等）、設(shè)備還需要符合GMP規(guī)范等諸多問題，所以食品衛(wèi)生行業(yè)設(shè)備的無損檢測(cè)又區(qū)別于常規(guī)承壓設(shè)備的無損檢測(cè)。基于兩者之間的同源性，食品行業(yè)設(shè)備的無損檢測(cè)依然遵守《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》和《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》里面關(guān)于無損檢測(cè)要求。基于食品衛(wèi)生行業(yè)設(shè)備的特殊性，其無損檢測(cè)則主要針對(duì)不銹鋼材質(zhì)。在選擇無損檢測(cè)方法的時(shí)候，應(yīng)充分考慮到設(shè)備結(jié)構(gòu)特殊性、制造工藝特殊性。一般，對(duì)于形狀不復(fù)雜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承壓不大，無循環(huán)載荷的設(shè)備焊縫，只用滲透檢測(cè)或磁粉檢測(cè)（鐵磁性材質(zhì)）表面無損檢測(cè)。對(duì)于設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，承壓大，工況較危險(xiǎn)，有循環(huán)載荷，板材較厚之類的情況，需要用射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)的方法來檢測(cè)設(shè)備或材料的內(nèi)部缺陷。任何一種無損檢測(cè)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以在特殊情況下，可以將這幾種無損檢測(cè)方法組合起來，以達(dá)到最佳的檢測(cè)效果。