锅炉压力容器监督检验中光谱检查的应用实践探微

刘亚君

（吉林市特种设备检验中心（吉林市特种设备事故调查服务中心），吉林 吉林 132000）

当前，在我国工业快速发展的基础上，电力生产的重要性十分明显，电力生产是支撑工业发展的关键要素。但需要注意的是，电力企业在发展的基础上，对设备的要求也随之提升，针对锅炉压力容器质量来讲，其好坏会对电力企业生产运营带来一定的影响，在安装阶段如果安装材料选择错误则会对导致后期使用出现各种各样的问题。在这一背景下就可以运用光谱检查技术来对锅炉压力容器进行检查，这一技术的运用不仅可以提升检测的准确性，还可以进一步强化锅炉压力容器的整体质量。

1 锅炉压力容器监督检验概述

锅炉压力容器在监督检验过程中，需要监督定期检验是否依照相关标准进行，这一点十分关键和重要，定期检验主要是由锅炉压力容器安全监察机构来授权给相关检验单位进行，并且要求检验工作人员也应具有相关资质。

1.1 锅炉压力容器检验周期的监督

锅炉压力容器的监督定期检验需要检查从周期层面进行，即为外部检查与内外检查以及全面检查，检验周期主要是由锅炉压力容器使用方依照使用条件来进行确定。外部检查至少每年一次，内外部检验至少3年检查一次，全面检查至少6年检查一次。如果锅炉压力容器有下述现象，则可以缩减检验周期：（1）使用强腐蚀介质，并且在运行阶段存在严重缺陷，则需要每年都进行一次内检验。（2）如果锅炉压力容器不能进行内部检验，应每3年实施一次耐压实验。（3）针对于已经使用15年的锅炉压力容器来讲，应每2年都实施一次内外部检验。（4）针对于已经使用20年的锅炉压力容器来讲，需要每年都实施一次外部检验。（5）介质对锅炉压力容器材料腐蚀情况不清晰或材料焊接性能较差应在投入使用1年内开展内部检验。此外，如果锅炉压力容器已经两年没有进行使用，那么在使用之前应对其内外部进行检验，必要时则可以实施全面检验。

另外，锅炉压力容器检验周期在以下情况下可以适当延长：（1）非金属衬里与壳体都完好无损，那么则可以延长全面检验周期，但不可超过8年；（2）非腐蚀介质或具有安全稳定的金属衬里，其在经过两次内部检验确定没有腐蚀现象也可以适当延长全面检验周期，但不可超出9年。在过程中，检验周期的延长需要细致分析并依照实际情况来进行考量。

1.2 监督检验内容

（1）外部检查。外部检查主要为以下内容：①锅炉压力容器外观与配管保温层和防腐层是否存在损坏；②锅炉压力容器外部是否有裂纹或腐蚀现象；③设备焊缝与元件以及可以拆卸的位置是否有泄漏现象；④安全附件、紧固螺栓、设备基础以及管道支撑等是否有不良现象；⑤锅炉压力容器在运行阶段是否符合安全技术标准规范。

（2）内外部检查。内外部检查除外部检查内容之外，内部检查应检验容器内部的磨损情况、焊缝与接头过渡区以及集中位置是否有凸起或开裂现象等等。

（3）全面检查。全面检查主要为外部检查、内外部检查各款项内容，在这一基础上还应对焊缝进行无损探伤与耐压试验。

1.3 压力试验

锅炉压力容器耐压试验与气密性试验需要在容器内外部检验合格之后开展，但如果规范要求气体代替液体实施耐压试验，那么则不可运用气压试验方式。在开展气密性试验的过程中，应在液压试验完成并合格之后实施。耐压试验可以很好的检验锅炉压力容器的强度，而气密性试验则可以检验锅炉压力容器的气密性。

2 光谱分析技术的概念与原理

2.1 光谱分析技术概念

光谱分析技术是一种较为常见的检查技术，其主要是借助物质光谱来对被检测物体的化学组成与含量进行确定，光谱分析技术还可以称之为光谱分析法。这种分析技术在开展鉴别检查时有着灵活性与灵敏性特征，检测速度也相对加快，可以确保鉴别检测工作效率的提升。

2.2 光谱分析技术的原理

（1）原子发射光谱分析法原理。原子发射光谱分析法即为在刺激原子外层的电子之后，就会有一种激发态可以存储其中，然后在向着低能级状态中转入。因为低能级在取代激发态能级时，会有诸多多余的能量被散发并随之辐射出来，这时借助光形态将原子发射光谱进行构建，在激发态高能级Em将原子的外层电子性向着低能级Em转入时，为进一步了解和掌握转化阶段的强度，需要计算测量的三个层面，层面一为激发态高能级Em中的粒子总数量nm；层面二为特定时间内高能级和低能级之间跃迁次数的估测值；层面三为两能级转化过程中的能量差。在过程中会有很多元素存储在原子线光谱中，并且具有差异化的光谱特征会借助不同元素来进行体现，在对原子光谱实施测量分析阶段，需要将分析线用需要测量元素的光谱特征进行表示，然后再运用元素光谱特征来对光谱线实施检测，这样的方式可以很好的检测出检验品中的元素含量。

（2）X射线对光谱进行吸收的原理。在锅炉压力容器运作阶段，可以将电压差加入到两极之间，然后在随之将高能电子表安装在上方，这样就可以映射出加入阴极，进而对金属中的原子进行输入，原子则可以很好的吸收这一动作并散发能量，即为原子在吸收完之后就可以讲自身电子释放出来，进入到外层电子以后，X射线光子在内层电子中就会被释放，这即为X射线吸收光谱分析的原理。另外，X射线的释放算式可以借助相应的计算方式进行体现，基本计算公式主要为EL-EK/h=V。其中L与K层能级中的能力可以通过利用EL和EK表示出来，h则主要表示的是普朗克常量，同时释放出来的X射线波长是正反比关系的体现，可以说越高能级的能量X射线释放出来的波长就会越短。此外，X射线与其他射线相比较来讲有着统一性特点，物质可以对其吸收，并且物质与量也会决定其吸收程度。

（3）Arc-Met930直读光谱仪工作原理。某省份锅炉压力容器安全检测中心从国外M公司引入了Arc-Met930型号的便捷式光谱仪，这一仪器可以快速开展全谱定量元素分析，并且这一省份还在国外N公司引入了XLt800系列的X射线光谱分析仪。

Arc-Met930直读光谱仪主要构件为主机和探头，主机分为计算机控制系统与测量计算系统，探头主要为以下三部分，即为：I光源和激发室；II分光系统；III光电转换系统。I部分的组成过程即为开始——引弧——融化——蒸发——激发——发射光谱。II部分即为光学元件，起弧之后的金属光谱通过狭缝在经过透镜光阑就可以达到精光平面全集光栅，这一光栅在接收到金属弧光以后就可以分光色散，进而产生的各类元素特征谱线就可以组成连续光谱。III部分的组成主要是借助光电转换元件将多个元素特征谱线转变成为电信号，并且还可以记录线谱强度，最终利用计算机来与校准曲线进行比较，算式可以使用罗马金——赛泊尔公式，进而得到各个元素的准确含量。针对于以往传统的光电直读光谱仪来讲，第三部分主要运用的是体积较大的光电倍增管来作为光电的转换元件，Arc-Met930直读光谱仪是使用体积较小的光学像素阵列检测器PDA来替代光电倍增管，全面优化了以往传统的光电直读象素仪领域，针对于PDA检测器来讲，其集中了诸多通道，不在只单一的从固定通道中获取线谱，实现了将一定范围内波长所有元素特征都全部获取，在这一基础上开展分析就可以全面拓展分析范围。

3 阐述光谱检查在锅炉压力容器监督检验中的应用

3.1 锅炉压力容器制造质量监督检查的光谱检查规定

首先在监督检查汽水分离器的过程中，应对这些器械内部合金钢板与管接头开展光谱检查，各个管接头可以说是子容器连接的关键要点，一旦材料使用错误，那么就会对电力生产企业带来较大的经济损失；其次针对于锅炉压力容器联箱与交换机以及减温器等设备来讲，在借助光谱监察法开展检测之后，需要详细记录检查报告，这样的方式不仅可以保障检查的真实性与准确性，还可以进一步提升锅炉压力容器的生产质量；最后即为在通过光谱分仪器监检锅炉压力容器的受热面的过程中，需要依照标准且规范的检查步骤和技术要求进行检查，进而促进检查精准性的提升。

3.2 锅炉压力容器安装质量监检光谱检查规定

（1）光谱检查应在锅炉压力容器水压试验开展之前实施，如果减温器与联箱以及汽热交换器等子容器低于进口环形联箱，则需要对合金钢焊缝开展光谱检查，然后开展相对准确的光谱分析。（2）即为在锅炉压力容器水压试验之前进行测量，在对锅炉容器钢架与吊杆开展监检的过程中，仅对低合钢筋中的梁柱与吊杆以及螺栓螺母开展光谱检查即可，通常不需要在深入的进行光谱分析。（3）在对锅炉压力容器管道与阀门以及管件开展监检工作时，应对合金钢管安装焊接头实施光谱检查，保障接头可以有效衔接，同时其光谱检查的覆盖率需要控制在1%。另外，在依照规定标准实施光谱检查的过程中，应依照实际情况来开展检查，如果仅对焊缝开展光谱检查忽略了母材检查，那么就容易出现锅炉压力容器母材使用不科学而导致质量问题的出现。从这一角度分析，相关工作人员在借助光谱仪器开展检查的过程中，不仅要对安装焊缝开展光谱检查和光谱分析，同时还应对母材使用比例进行全面检查或抽查。此外，在制造锅炉压力容器材料进场时，也应对材料开展光谱检查，全面把控和掌握原材料的质量，这样才可以提升锅炉压力容器的生产质量。光谱分析属于锅炉压力容器监督检查的重要手段之一，科学运用这种检查模式不仅可以快速检测出压力容器制造安装存在的问题，还可以快速解决，确保锅炉压力容器生产安装可以有序进行，长此以往，就可以促进锅炉压力容器生产企业实现可持续发展。

3.3 手持式光谱仪以及便携式光谱仪的使用

在运用光谱检查技术对锅炉压力容器实施检验的过程中，可以运用手持式光谱仪或便携式光谱仪开展检查，这种设备携带较为方便，并且相应速度也极快，对压力容器检验环境有着较强的适用性。针对于便捷式光谱仪来讲，其主要利用的是原子光谱分析原理，需要运用电火花来激发，可以短期内测量出较低原子序数元素，例如c元素、Si元素等等。针对于手持式光谱分析仪来讲，其主要是利用了X射线谱原理，优势即为操作便捷且检验速度快，并且还可以快速识别材料牌号，但其难以直接测量出C元素，因此，在锅炉压力容器检测过程中两种仪器可以相互配合使用，这样才可以取得良好的成效。

4 锅炉压力容器应用光谱检查需要注意的问题

在锅炉压力容器制造阶段，运用光谱检查方式进行管材与焊缝检验十分关键，但目前诸多单位在检查锅炉安装质量时通常都只在焊缝安装中运用光谱检查模式，没有将其运用到管材检查中。

另外需要注意的是，在实际工作开展阶段，不一定是同一个单位来对锅炉安装质量和产品开展检查，同时在施工安装时，因没有进行科学管理，就容易出现管材错用的问题出现。

例如在焊接时运用光谱检查如果材料用错且没有及时发现，这样才对管材开展检查时就会发现用错的管材，如果不能及时且快速发展问题，就会导致严重问题的发生。因此，在对锅炉压力容器开展监督检查的过程中，既要将光谱检查运用到安装缝隙检查中，还需要做好记录工作。同时还应将光谱检查运用充分到管材检查中。此外，监督检查应重视锅炉压力容器的安全度，对质量监督进行全面加强，应有专业的技术人员对容器进行监检，可以将工艺设计与制造融入到监督检查中，并且在合同文本中加以体现。

5 结语

结合全文，在社会经济体系快速发展的背景下，全面带动了我国电力行业发展，从文章中可以看出，锅炉压力容器在电力系统运行中的重要性十分明显，是关键的设备设施之一。但当前质量缺陷在锅炉压力容器中的体现较为明显，进而直接影响到了锅炉压力容器的正常运转。从这一角度分析，应对锅炉压力容器开展全方位监督检验，这样才可以保障锅炉压力容器更好的发挥出自身作用。在对锅炉压力容器开展监督检查时，可以运用光谱检查技术，通过有效的分析和检查就可以发现容器存在的问题，然后再有针对性的进行优化，长此以往，就可以提升锅炉压力容器监督检查的有效性。