鍋爐壓力容器檢驗(yàn)方法分析與研究

引言

凡是承受一定流體介質(zhì)壓力的密閉設(shè)備,如天然氣罐、貯罐、合成塔等,均屬于壓力容器的范疇。鍋爐是利用熱能把水加熱為高溫蒸汽的機(jī)械設(shè)備,也屬于一種壓力容器。在火力發(fā)電、石油、化工、紡織、印染、醫(yī)療等諸多行業(yè)中,都需要使用鍋爐壓力容器。

1鍋爐壓力容器運(yùn)行的特點(diǎn)

1.1持續(xù)性

鍋爐壓力容器一旦投入運(yùn)作,便必須全天候24h連續(xù)運(yùn)行,不能輕易停止,否則便會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

1.2易損性

鍋爐壓力容器及其各受壓元件必須長(zhǎng)期接觸火、水、汽及其他流體,這些物質(zhì)會(huì)腐蝕鍋爐壓力容器的元件,在各受壓元件上產(chǎn)生不同的內(nèi)外壓力與相應(yīng)應(yīng)力:由于各元件受熱溫度不同,熱脹冷縮的程度也各有不同,繼而導(dǎo)致一部分受壓元件發(fā)生疲勞破壞,出現(xiàn)鼓包、開(kāi)裂、燒損。

1.3易爆性

一旦鍋爐壓力容器內(nèi)部壓力在瞬間降至外界大氣壓力,便會(huì)發(fā)生爆炸。據(jù)測(cè)算,一個(gè)容積為10m3、壓力為1MPa的鍋爐壓力容器發(fā)生爆炸,威力相當(dāng)于3.15kgTNT炸藥。近年來(lái),關(guān)于鍋爐壓力容器的爆炸事故頻頻登上百度熱搜榜頭條:2015年4月6日,福建漳州古雷騰龍芳烴Px項(xiàng)目發(fā)生二甲苯裝置爆炸,造成6人受傷:2016年8月11日,湖北當(dāng)陽(yáng)市馬店研石發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)生高壓蒸汽管道爆炸事故,造成22人身亡:2019年3月21日,江蘇響水縣陳家港化工園發(fā)生大爆炸,造成64人身亡。這些血淋淋的案例告訴我們:鍋爐壓力容器管理切不可掉以輕心,鍋爐壓力容器檢驗(yàn)切不可疏忽大意。

2鍋爐壓力容器檢驗(yàn)方法

2.1肉眼檢查

技術(shù)人員直接用雙眼觀察鍋爐壓力容器,用反光鏡、凸透鏡進(jìn)行觀察與分析。

肉眼目視檢查,是一種常規(guī)的鍋爐壓力容器檢驗(yàn)方法。技術(shù)人員根據(jù)鍋爐壓力容器的圖紙、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),用自己的雙眼直接觀察鍋爐壓力容器壁內(nèi)側(cè)及其外表面是否存在腐蝕、硬傷、沖刷、劃痕、磨損、鼓包、裂紋、變形、氣孔、弧坑、咬邊、裂紋,單面焊內(nèi)側(cè)是否燒穿或沒(méi)有焊透,是否有焊瘤,以及焊縫表面的寬窄、高低等狀況。

若技術(shù)人員用雙眼檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐壓力容器某些部位可能有缺陷,須使用直徑超過(guò)5cc、放大倍率為5m~1倍的凸透鏡做更仔細(xì)的觀察:還可使用砂紙對(duì)這些部位進(jìn)行打磨,再用凸透鏡做進(jìn)一步的放大觀察。

對(duì)于肉眼不能觀察的鍋爐壓力容器部位,技術(shù)人員須使用反光鏡進(jìn)行觀察。

2.2錘擊檢查

技術(shù)人員使用105kg的手錘敲擊鍋爐壓力容器壁的部位,根據(jù)敲擊發(fā)出的聲音與手錘的彈跳情況判斷鍋爐壓力容器的金屬材料是否存在缺陷。若手錘敲擊后發(fā)出的聲音清脆、單質(zhì),手錘彈跳性能較好,說(shuō)明該部位金屬材料材質(zhì)良好,沒(méi)有重大缺陷:若敲擊后發(fā)出的聲音沉悶、渾濁,說(shuō)明該部位可能存在重皮、分層、裂縫:若敲擊后發(fā)出的聲音異常悶濁,手錘彈跳情況較差,說(shuō)明該部位可能存在嚴(yán)重晶間腐蝕。

錘擊檢查是一種經(jīng)驗(yàn)檢查法,但實(shí)踐證明該方法是行之有效的。

2.3X射線檢查

使用x射線探傷機(jī)對(duì)鍋爐壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)。x射線波長(zhǎng)短,穿透能力強(qiáng),在穿透金屬材料的過(guò)程中又會(huì)出現(xiàn)衰減,繼而在膠片上留下黑度不同的圖像。技術(shù)人員通過(guò)分析這些圖像,便可判斷鍋爐壓力容器內(nèi)部是否存在氣孔或其他缺陷。這種檢驗(yàn)方法靈敏度高、使用方便、直觀性強(qiáng),能迅速探明鍋爐壓力容器內(nèi)部的氣孔、夾雜物、豎裂紋以及它們的大小、分布,因而很受歡迎。

進(jìn)行x射線檢查,首先將x射線探傷機(jī)安放在被檢驗(yàn)工件(受壓部件)前方105~lc的位置,然后把x光膠片盒放在工件背面,進(jìn)行x射線照射(時(shí)間在幾分鐘到幾十分鐘之間,視具體情況而定),對(duì)膠片進(jìn)行曝光。x光膠片曝光后,技術(shù)人員仔細(xì)觀察底片,若圖像中呈現(xiàn)出單個(gè)黑色暗點(diǎn),說(shuō)明該工件內(nèi)部存在單個(gè)夾渣或氣孔:若圖像中出現(xiàn)黑色線狀長(zhǎng)條,說(shuō)明該工件內(nèi)部存在條形夾渣、鏈狀氣孔或連續(xù)夾渣:若圖像中出現(xiàn)兩頭較尖、不規(guī)則的黑色線狀痕跡,說(shuō)明該工件內(nèi)部存在長(zhǎng)條裂紋。

進(jìn)行x射線檢查成本較高,因此,應(yīng)優(yōu)先選擇鍋爐壓力容器受壓部件應(yīng)力集中的部位、肉眼檢查中發(fā)現(xiàn)有缺陷的部位以及受力最大的焊縫部位等處進(jìn)行檢查。進(jìn)行x射線檢查,還須做好技術(shù)人員自身的屏蔽防護(hù),以防技術(shù)人員遭受放射性損傷。

2.4超聲波檢查

超聲波的波長(zhǎng)比聲波短,振動(dòng)頻率比聲波高(超過(guò)21kHz),高度集中,沿直線定向傳播:遇到不同介質(zhì)相接觸的界面會(huì)產(chǎn)生折射、反射。根據(jù)超聲波的這一特性,可以對(duì)鍋爐壓力容器受壓部件進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。

進(jìn)行超聲波檢驗(yàn),首先應(yīng)選擇體積小、重量輕、精度高的超聲波檢驗(yàn)儀(可選擇ECHoMAC超聲儀器及旋轉(zhuǎn)超聲檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)檢查直徑范圍達(dá)l1~511cc),然后對(duì)被檢驗(yàn)的受壓部件表面進(jìn)行精度加工與表面清理,再在受壓部位表面涂上耦合劑,放上超聲波探頭二發(fā)射超聲波二接收超聲波二放大并顯示波形二技術(shù)人員進(jìn)行判斷。

使用超聲波檢測(cè)受壓部件內(nèi)壁、管材實(shí)際厚度,須用砂紙?jiān)诒粰z測(cè)部件外側(cè)打磨出一塊長(zhǎng)l1cc、寬l1cc,具有一定光潔度的表面,并在該表面涂上耦合劑,保證探頭與之緊密接觸。

使用超聲波進(jìn)行探傷,多采用脈沖反射法與A型顯示探傷法。技術(shù)人員須根據(jù)檢測(cè)目的,選擇適宜的超聲波探傷時(shí)間與不同的探傷波形(多采用縱波探傷法,但也可選用橫波探傷法、表面波探傷法或板波探傷法)。

超聲波探傷檢測(cè)費(fèi)用較低,這種方法對(duì)于平面缺陷非常敏感,對(duì)于球形缺陷敏感度較低。因此,這種方法須與其他檢驗(yàn)方法聯(lián)合起來(lái),進(jìn)行綜合運(yùn)用。

2.5渦流檢測(cè)

鍋爐壓力容器及其受壓元件都是由導(dǎo)電體(鋼鐵、有色金屬、合金等)鑄造的,因此,可以通過(guò)交流電,在受壓元件的內(nèi)部產(chǎn)生磁力線,繼而通過(guò)測(cè)量渦流的變化,獲取受壓元件內(nèi)部的信息。

進(jìn)行渦流檢測(cè),第一步是選擇渦流探傷儀(可選擇KJs-25高速渦流探傷儀),然后對(duì)受檢的受壓元件表面進(jìn)行清理,再調(diào)整渦流探傷儀二調(diào)整電橋、選擇適當(dāng)?shù)奶絺l率、選擇線圈、選定探傷靈敏度、調(diào)整平衡,選定相位角、調(diào)整直流磁場(chǎng)二進(jìn)行渦流探傷。

渦流檢測(cè)不須與受壓元件進(jìn)行直接接觸,可迅速測(cè)量受壓元件內(nèi)部的熱處理狀況,迅速發(fā)現(xiàn)受壓元件內(nèi)部的裂紋、氣孔、夾雜。但受渦流滲透效應(yīng)影響,這種方法無(wú)法檢查受壓元件深層的內(nèi)部缺陷,也難以對(duì)缺陷進(jìn)行精確的定性、定量描述。

3結(jié)語(yǔ)

鍋爐壓力容器的檢驗(yàn),對(duì)于鍋爐壓力容器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義。因此,我們應(yīng)認(rèn)真研究各種檢驗(yàn)方法,并不斷提高檢驗(yàn)水平,從而降低鍋爐壓力容器事故的發(fā)生率,以保護(hù)群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。