特种设备无损检测技术的应用分析

徐亚莉 曹荣庆 张国珍 张洪伟

（江苏法尔胜材料分析测试有限公司 江苏江阴 214400）

1 特种设备无损检测的重要性

特种设备运行风险性较大，在保证特种设备产品制造质量的基础上，可以定期对特种设备外部性能、内部性质进行安全检查，为特种设备安全平稳运行提供保障[1-4]。

2 无损检测技术在特种设备监测中的应用——以承压特种设备为例

2.1 承压特种设备概述

承压类特种设备主要指压力管道、锅炉、压力容器等运行阶段需要承受一定压力的设备，如集输管道、长输管道、城市内供热管道、城市内燃气管道等。其广泛分布在医药、冶金、石油化工、电力等企业，与国家经济建设具有紧密的联系。 由于承压特种设备在运行期间经常受到高温高压、剧毒、腐蚀、燃爆威胁，具有较大的火灾、中毒事故发生风险。因此，其运行过程、 制造过程需要受到国家质量检验部门的强制性严格管理[5-7]。

2.2 无损检测技术在承压特种设备检测中的应用

2.2.1 技术原理及优势

无损检测技术又可称之为Nondestructive Testing，是在一种新兴的、在现代科学大发展基础上，以特种设备为检测对象的检测技术[8]。 其可以在保证特种设备理化性质不改变的前提下，依托专业、现代化设备，对特种设备表面结构、内部性质的完整性、安全性、连续性进行分析论证；同时，通过不同类型设备，检测出特种设备缺陷个数、相对位置、定性、大小等参数。 现阶段无损检测技术主要包括状态检查、内腔检查、装配检查、多余物质检查、焊缝表面缺陷检查等几个模块，具有高度可靠性、高度灵敏性的特点。

2.2.2 技术应用过程及效果

以电厂锅炉无损检测为例，某电厂锅炉型号为XD-220/9.8-Qg，该过滤额定出口温度为550.0℃，额定蒸发量、额定出口压力分别为220.0 t/h、9.70 MPa，高炉煤气、四角切圆为主要燃烧方式。该锅炉在2015 年1 月开始试运行，在运行4 年后，即2019 年1 月12 日现场查看，确定该锅炉需要停运全面检查。该锅炉于2019 年1 月30 日下午15：00 停运， 锅炉冷却后于2019 年2 月1 日开始全面无损检测。

在具体无损检测过程中，首先需要在停炉冷却后，以汽包、各受热面、对应集箱为检测对象，对锅炉整体进行宏观检查；随后对该电厂锅炉汽包内表面纵向焊缝、环向焊缝进行百分之百打磨抛光处理；同时，以主蒸汽管道、各集箱重点环焊缝为入手点，进行打磨抛光处理，根据打磨后该锅炉表面情况，确定检测方式为磁粉检测+渗透检测技术[9]，对该锅炉打磨抛光部位依据一定比例进行无损检测。

在渗透检测之前， 需对该电厂锅炉管板进行全面分析，得出该管板直径为1 000～1 800 mm，管板上孔直径为38～75 mm，管板壁厚为14.0～18.0 mm，且管板上各孔间距离在20.0 mm 以内，穿管与管板单面经角焊连接。 在确定上述参数与渗透检测标准相符之后，可以将锅炉烟箱打开，利用压缩空气，对锅炉内部烟尘进行清洁处理[10]。 在锅炉内部露出金属光泽之后，可以利用放大器，确定锅炉裂缝大致位置并进行清洗、标注。 随后以草图的形式，记录微小裂缝位置。 同时，对锅炉烟箱进行全面清洗，并利用辅助风干措施，持续50.0～900.0 s。之后结合该锅炉被检测部位尺寸，利用静电大范围喷涂的方式，施加渗透剂。并在保证锅炉管板整体润湿的情况下，在15～45℃温度环境内连续施加600 s 渗透剂。渗透剂在施加完毕之后，首先取出锅炉烟管管口位置填充物质，利用软布沿一个方向清洗管板上多余渗透剂； 随后利用溶剂悬浮现象方法，利用压力喷灌，对渗透剂表面进行均匀、缓慢喷涂，促使锅炉表面形成一层显影剂薄膜。在显影剂喷涂10.0 min 后，对锅炉光板进行详细观察，并利用记录册记录每一锅炉管板表面裂缝位置及大小。

在磁粉检测过程中，首先需要在检测前，对磁悬液润湿性能进行测试，在磁悬液性能一定的前提下，将其均匀浇施在锅炉表面。随后采用A-35/110 型标准试片，促使其沿人工槽向下平整贴放在距离焊缝8.0 mm 的母材周边，即有效磁化区域边缘。 同时，将锅炉管板呈5°或10°倾斜放置，促使磁极与锅炉管板应面良好基础。 以完全连续拖动的方式，沿-45°/+45°（压力管道焊缝磁化角度为0°/90°），从上到下进行磁化。若在磁化期间对锅炉磁化痕迹存在疑惑，可进行局部重复磁化检测。在这个基础上，采用浇壶浇淋法，充分搅拌后，在磁化时间完成后进行磁悬液匀速施加，一般分段磁化时间在1～3 s，需要重复磁化两次或多次。在磁悬液添加完毕且磁化后，在可见光照度大于500Lx 的环境中， 肉眼或者利用2～10倍放大镜，对该电厂锅炉磁化痕迹显示进行观察。 最后，根据磁粉+渗透检测结果，发现该电厂锅炉汽包管座角焊缝出现一处长度为88.0 mm 的裂纹。经过进一步分析发现，该裂纹为疲劳裂纹，即因汽包管座运行过程中反复多次受交变应力影响，促使以往运行阶段细小缺陷转化为疲劳源头，进而促使汽包管焊缝位置产生疲劳裂纹；通过对该锅炉汽包省煤器再循环管控进行渗透检测，发现该电厂锅炉汽包省煤器位置出现多处长度为7.5～25.0 mm 的疲劳裂纹；通过对该锅炉主蒸汽管道进行磁粉检测，发现一处长度为78.0 mm 的疲劳裂纹；通过对该锅炉左侧水冷壁集箱封头焊缝进行磁粉检测，发现一处长度为6.5 mm 为密集裂纹。 经过进一步分析发现，其为焊接中原子结合遭受破坏导致的新界面焊接裂缝。

3 结语

综上所述，相较于其他破坏性检测技术而言，无损检测技术可以通过对测试对象内部、 表面进行全方位检测，如机械加工中拉伸、弯曲检验等，有效保证测试对象使用性能。据此，在特种承压设备检测过程中， 相关技术人员应从每一种无损检测技术优缺点入手。综合考虑具体被检测设备几何形状、可能产生缺陷位置、表面状态、材料状态及现场检测环境，合理选择表面检测及内部检测技术，如磁粉检测、渗透检测、超声检测等，保证特种承压设备缺陷的及时发现、处理。