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鍋爐壓力容器運行的特點

1.1持續(xù)性

鍋爐壓力容器一旦投入運作,便必須全天候24h連續(xù)運行,不能輕易停止,否則便會影響生產(chǎn)的正常進行。

1.2易損性

鍋爐壓力容器及其各受壓元件必須長期接觸火、水、汽及其他流體,這些物質(zhì)會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,便會發(fā)生爆炸。據(jù)測算,一個容積為10m3、壓力為1MPa的鍋爐壓力容器發(fā)生爆炸,威力相當于3.15kgTNT炸藥。近年來,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,湖北當陽市馬店研石發(fā)電有限責任公司發(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,鍋爐壓力容器檢驗切不可疏忽大意。

2鍋爐壓力容器檢驗方法

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方法。技術(shù)人員根據(jù)鍋爐壓力容器的圖紙、規(guī)范和標準,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5cc、放大倍率為5m~1倍的凸透鏡做更仔細的觀察:還可使用砂紙對這些部位進行打磨,再用凸透鏡做進一步的放大觀察。

對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,說明該部位金屬材料材質(zhì)良好,沒有重大缺陷:若敲擊后發(fā)出的聲音沉悶、渾濁,說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,說明該部位可能存在嚴重晶間腐蝕。

錘擊檢查是一種經(jīng)驗檢查法,但實踐證明該方法是行之有效的。

2.3X射線檢查

使用x射線探傷機對鍋爐壓力容器進行檢驗。x射線波長短,穿透能力強,在穿透金屬材料的過程中又會出現(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。這種檢驗方法靈敏度高、使用方便、直觀性強,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。

進行x射線檢查,首先將x射線探傷機安放在被檢驗工件(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,進行x射線照射(時間在幾分鐘到幾十分鐘之間,視具體情況而定),對膠片進行曝光。x光膠片曝光后,技術(shù)人員仔細觀察底片,若圖像中呈現(xiàn)出單個黑色暗點,說明該工件內(nèi)部存在單個夾渣或氣孔:若圖像中出現(xiàn)黑色線狀長條,說明該工件內(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,說明該工件內(nèi)部存在長條裂紋。

進行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行檢查。進行x射線檢查,還須做好技術(shù)人員自身的屏蔽防護,以防技術(shù)人員遭受放射性損傷。

2.4超聲波檢查

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

進行超聲波檢驗,首先應(yīng)選擇體積小、重量輕、精度高的超聲波檢驗儀(可選擇ECHoMAC超聲儀器及旋轉(zhuǎn)超聲檢測系統(tǒng),該系統(tǒng)檢查直徑范圍達l1~511cc),然后對被檢驗的受壓部件表面進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)人員進行判斷。

使用超聲波檢測受壓部件內(nèi)壁、管材實際厚度,須用砂紙在被檢測部件外側(cè)打磨出一塊長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)檢測目的,選擇適宜的超聲波探傷時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)。

超聲波探傷檢測費用較低,這種方法對于平面缺陷非常敏感,對于球形缺陷敏感度較低。因此,這種方法須與其他檢驗方法聯(lián)合起來,進行綜合運用。

2.5渦流檢測

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,可以通過交流電,在受壓元件的內(nèi)部產(chǎn)生磁力線,繼而通過測量渦流的變化,獲取受壓元件內(nèi)部的信息。

進行渦流檢測,第一步是選擇渦流探傷儀(可選擇KJs-25高速渦流探傷儀),然后對受檢的受壓元件表面進行清理,再調(diào)整渦流探傷儀二調(diào)整電橋、選擇適當?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)整直流磁場二進行渦流探傷。

渦流檢測不須與受壓元件進行直接接觸,可迅速測量受壓元件內(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,這種方法無法檢查受壓元件深層的內(nèi)部缺陷,也難以對缺陷進行精確的定性、定量描述。

3結(jié)語

鍋爐壓力容器的檢驗,對于鍋爐壓力容器長期穩(wěn)定運行具有重大意義。因此,我們應(yīng)認真研究各種檢驗方法,并不斷提高檢驗水平,從而降低鍋爐壓力容器事故的發(fā)生率,以保護群眾的生命財產(chǎn)安全。