无损检测在食品卫生行业设备的应用

卢 娟

（中国特种设备检测研究院，北京 100029）

1 概述

无损检测方法广泛应用于压力容器制造检验过程当中，无损检测方法的正确选择和恰当使用对压力容器设备的质量起到非常重要的作用，直接影响设备在生产过程中的安全可靠运行。食品卫生行业设备是压力容器设备的一个分支。作为一个直接与人类生活健康紧密联系的特殊行业，其在设备的选材、制造工艺的选择方面，都使其有别于普通的压力容器。因此，根据压力容器有关无损检测的相关标准规范，结合在食品卫生行业的实际应用，对食品卫生行业设备的无损检测进行了探讨。

2 无损检测概述

2.1 常规方法

无损检测常用的检测方法分为五类：即射线检测（RT），超声检测（UT）磁粉检测（MT）渗透检测（PT）涡流检测（ET）。其中超声检测又分为三种：脉冲反射法超声检测、不可记录的脉冲反射超声检测及衍射时差法（TOFD）。

射线检测和超声检测经常被用于检测设备或者材料的内部缺陷；磁粉检测和渗透检测经常用于检验设备或者材料的表面缺陷；涡流检测适用于检测导电金属材料制承压设备表面和近表面的缺陷，但是不适用于形状复杂的零件。

2.2 实施时机

容器的焊接接头，应在形状尺寸检查、外观目视检查合格后，再进行无损检测。

对于拼接封头应在成型后进行无损检测。这种情况大多用于大直径封头。在啤酒储罐中应用居多。因其封头直径大多数大于2.2m（整张钢板宽度），所以需要拼接板后再旋压成型。当拼接焊缝在旋压过程中受到挤压力的影响，可能会出现焊缝裂纹或者其他缺陷，所以需要成型后进行无损检测。如图1所示。

图1 封头拼接示意图

3 各类焊缝进行全部或局部检测的情况

3.1 容器的A、B类焊缝进行100%射线或超声检测

（1）钢材厚度δs＞25mm的奥氏体不锈钢；钢材厚度δs＞16mm的Cr-Mo低合金钢。因为食品卫生行业设备的主要材质为不锈钢，所以这里不讨论碳钢或其他材质的情况；

（2）图样规定必须做100%检测的容器；

（3）蜂窝夹套容器内圆筒的A类焊接接头；

（4）焊缝交叉部位；

（5）先拼板后成形凸形封头上的所有拼接接头；

（6）凡被补强圈、支座、垫板、内件等所覆盖的焊接接头；

（7）以开孔中心为圆心，1.5倍开孔直径为半径的圆中所包容的焊接接头；

（8）嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的焊接接头；

（9）公称直径不小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管对接连接的焊接接头。

3.2 容器对接焊缝符合下列情况必须进行全部射线或超声波检测

GB150及GB151规定进行全部射线或超声检测的；

设计选用焊缝系数1.0（无缝管制筒体除外）；

使用后无法进行内外部检验或耐压实验的压力容器；

3.3 局部射线或超声检测

对于3.1、3.2节中规定以外的容器，应对其A类B类焊接接头进行局部射线或者超声检测。其中，对低温容器检测长度不得少于各焊接接头长度的50%，对非低温容器检测长度不得少于各焊接接头长度的20%，且均不得小于250mm。

下列a），b）部位、焊缝交叉部位应100%检测，其中a），b），c）部位及焊缝交叉部位的检测检测长度可计入局部检查长度之内。

（1）先拼板后成形凸形封头上的所有拼接接头；

（2）凡被补强圈、支座、垫板、内件等所覆盖的焊接接头；

（3）对于按照GB150中不另行补强的接管，自开孔中心、沿容器表面的最短长度等于开孔直径的范围内的焊接接头；

（4）嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的焊接接头；

（5）承受外载荷的公称直径DN＞250mm的接管与接管对接接头盒接管高颈法兰的对接接头。

3.4 焊缝进行磁粉或渗透检测的情况

（1）凡属于3.1、3.2节中所述情况容器上的C类和D类焊接接头；

（2）堆焊表面；

（3）Cr-Mo低合金钢材经火焰切割的破口表面，以及该容器的缺陷修磨或补焊处的表面，卡具和拉筋等拆除处的焊痕表面；

（4）凡属于3.1、3.2节中所述情况容器上公称直径小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管对接连接的焊接接头。

（5）钢材厚度大于20mm的奥氏体不锈钢、奥氏体_铁素体型不锈钢容器的对接和角接接头；

（6）要求局部射线或超声的容器中先拼板后成形的凸形封头上的所有拼接接头；

（7）设计文件要求进行检测的接管角焊缝。值得注意的是，设备接管上的角焊缝因为其焊缝位置和焊接形式的特殊性，一般情况下进行此类表面检测。比如在盘管加热类容器，其盘管与容器外壁的焊接大多数只进行表面检测。如图2，图3，图4所示。

图2 角焊缝

图3 接管角焊缝

图4 盘管夹套的角焊缝形式

4 检测方法的选择和对比

4.1 容器焊接接头方法的选择要求

容器的对接接头应采用射线或者超声检测。采用不可记录的脉冲发射法超声检测时，还应采用射线检测或者TOFD检测作为附加局部检测。

压力容器壁厚小于等于38mm时，应采用射线检测；由于结构等原因，确实不能采用射线检测时，可选用可记录的超声波检测。

压力容器壁厚大于38mm的对接接头，如选用射线检测，则每条焊缝还应进行局部超声波检测；如选用超声波检测，则每条焊缝还应进行局部射线检测，附加局部检测应包括所有的焊缝交叉部位，检测比例为20%。如图5所示。

对要求探伤的角接接头、T型接头、不能进行射线或超声检测时应进行100%表面检测；

铁磁性材料压力容器的表面检测应优先选用磁粉检测。

图5 射线探伤

4.2 射线检测和超声检测的对比

在很多情况下，在选择无损检测方法的时候并不是界限十分明确的，这样就为方法选择造成一定困扰。射线检测和超声检测是应用比较广泛的两种无损检测方法，所以对其具体的检测特性进行了详细的对比和总结，对比结果如表1和表2所示。

表1 无损检测方法有效性对比

表2 超声和射线检测范围的对比

总的来说，射线检测和超声检测都各有优点和不足，两种检测的结果在较大程度上是无法对应的，此外这两种检测方法都不是万能的，都有自己的检测盲区，因此当采用两种或者两种以上的检测方法对承压设备的同一部位进行检测时，应按照各自的方法评定级别。

5 结束语

食品卫生行业设备的无损检测源于常规承压设备的无损检测。又因为设备的选材不同（大多数情况采用不锈钢材质）、制造工艺不同（卫生死角、表面光洁度、表面特殊处理等）、设备还需要符合GMP规范等诸多问题，所以食品卫生行业设备的无损检测又区别于常规承压设备的无损检测。基于两者之间的同源性，食品行业设备的无损检测依然遵守《承压设备无损检测》和《压力容器安全技术监察规程》里面关于无损检测要求。基于食品卫生行业设备的特殊性，其无损检测则主要针对不锈钢材质。在选择无损检测方法的时候，应充分考虑到设备结构特殊性、制造工艺特殊性。一般，对于形状不复杂，结构简单，承压不大，无循环载荷的设备焊缝，只用渗透检测或磁粉检测（铁磁性材质）表面无损检测。对于设备结构复杂，承压大，工况较危险，有循环载荷，板材较厚之类的情况，需要用射线检测和超声检测的方法来检测设备或材料的内部缺陷。任何一种无损检测都有其优点和缺点，所以在特殊情况下，可以将这几种无损检测方法组合起来，以达到最佳的检测效果。