锅炉压力容器检验方法分析与研究

引言

凡是承受一定流体介质压力的密闭设备,如天然气罐、贮罐、合成塔等,均属于压力容器的范畴。锅炉是利用热能把水加热为高温蒸汽的机械设备,也属于一种压力容器。在火力发电、石油、化工、纺织、印染、医疗等诸多行业中,都需要使用锅炉压力容器。

1锅炉压力容器运行的特点

1.1持续性

锅炉压力容器一旦投入运作,便必须全天候24h连续运行,不能轻易停止,否则便会影响生产的正常进行。

1.2易损性

锅炉压力容器及其各受压元件必须长期接触火、水、汽及其他流体,这些物质会腐蚀锅炉压力容器的元件,在各受压元件上产生不同的内外压力与相应应力:由于各元件受热温度不同,热胀冷缩的程度也各有不同,继而导致一部分受压元件发生疲劳破坏,出现鼓包、开裂、烧损。

1.3易爆性

一旦锅炉压力容器内部压力在瞬间降至外界大气压力,便会发生爆炸。据测算,一个容积为10m3、压力为1MPa的锅炉压力容器发生爆炸,威力相当于3.15kgTNT炸药。近年来,关于锅炉压力容器的爆炸事故频频登上百度热搜榜头条:2015年4月6日,福建漳州古雷腾龙芳烃Px项目发生二甲苯装置爆炸,造成6人受伤:2016年8月11日,湖北当阳市马店研石发电有限责任公司发生高压蒸汽管道爆炸事故,造成22人身亡:2019年3月21日,江苏响水县陈家港化工园发生大爆炸,造成64人身亡。这些血淋淋的案例告诉我们:锅炉压力容器管理切不可掉以轻心,锅炉压力容器检验切不可疏忽大意。

2锅炉压力容器检验方法

2.1肉眼检查

技术人员直接用双眼观察锅炉压力容器,用反光镜、凸透镜进行观察与分析。

肉眼目视检查,是一种常规的锅炉压力容器检验方法。技术人员根据锅炉压力容器的图纸、规范和标准,用自己的双眼直接观察锅炉压力容器壁内侧及其外表面是否存在腐蚀、硬伤、冲刷、划痕、磨损、鼓包、裂纹、变形、气孔、弧坑、咬边、裂纹,单面焊内侧是否烧穿或没有焊透,是否有焊瘤,以及焊缝表面的宽窄、高低等状况。

若技术人员用双眼检查发现锅炉压力容器某些部位可能有缺陷,须使用直径超过5cc、放大倍率为5m~1倍的凸透镜做更仔细的观察:还可使用砂纸对这些部位进行打磨,再用凸透镜做进一步的放大观察。

对于肉眼不能观察的锅炉压力容器部位,技术人员须使用反光镜进行观察。

2.2锤击检查

技术人员使用105kg的手锤敲击锅炉压力容器壁的部位,根据敲击发出的声音与手锤的弹跳情况判断锅炉压力容器的金属材料是否存在缺陷。若手锤敲击后发出的声音清脆、单质,手锤弹跳性能较好,说明该部位金属材料材质良好,没有重大缺陷:若敲击后发出的声音沉闷、浑浊,说明该部位可能存在重皮、分层、裂缝:若敲击后发出的声音异常闷浊,手锤弹跳情况较差,说明该部位可能存在严重晶间腐蚀。

锤击检查是一种经验检查法,但实践证明该方法是行之有效的。

2.3X射线检查

使用x射线探伤机对锅炉压力容器进行检验。x射线波长短,穿透能力强,在穿透金属材料的过程中又会出现衰减,继而在胶片上留下黑度不同的图像。技术人员通过分析这些图像,便可判断锅炉压力容器内部是否存在气孔或其他缺陷。这种检验方法灵敏度高、使用方便、直观性强,能迅速探明锅炉压力容器内部的气孔、夹杂物、竖裂纹以及它们的大小、分布,因而很受欢迎。

进行x射线检查,首先将x射线探伤机安放在被检验工件(受压部件)前方105~lc的位置,然后把x光胶片盒放在工件背面,进行x射线照射(时间在几分钟到几十分钟之间,视具体情况而定),对胶片进行曝光。x光胶片曝光后,技术人员仔细观察底片,若图像中呈现出单个黑色暗点,说明该工件内部存在单个夹渣或气孔:若图像中出现黑色线状长条,说明该工件内部存在条形夹渣、链状气孔或连续夹渣:若图像中出现两头较尖、不规则的黑色线状痕迹,说明该工件内部存在长条裂纹。

进行x射线检查成本较高,因此,应优先选择锅炉压力容器受压部件应力集中的部位、肉眼检查中发现有缺陷的部位以及受力最大的焊缝部位等处进行检查。进行x射线检查,还须做好技术人员自身的屏蔽防护,以防技术人员遭受放射性损伤。

2.4超声波检查

超声波的波长比声波短,振动频率比声波高(超过21kHz),高度集中,沿直线定向传播:遇到不同介质相接触的界面会产生折射、反射。根据超声波的这一特性,可以对锅炉压力容器受压部件进行无损检验。

进行超声波检验,首先应选择体积小、重量轻、精度高的超声波检验仪(可选择ECHoMAC超声仪器及旋转超声检测系统,该系统检查直径范围达l1~511cc),然后对被检验的受压部件表面进行精度加工与表面清理,再在受压部位表面涂上耦合剂,放上超声波探头二发射超声波二接收超声波二放大并显示波形二技术人员进行判断。

使用超声波检测受压部件内壁、管材实际厚度,须用砂纸在被检测部件外侧打磨出一块长l1cc、宽l1cc,具有一定光洁度的表面,并在该表面涂上耦合剂,保证探头与之紧密接触。

使用超声波进行探伤,多采用脉冲反射法与A型显示探伤法。技术人员须根据检测目的,选择适宜的超声波探伤时间与不同的探伤波形(多采用纵波探伤法,但也可选用横波探伤法、表面波探伤法或板波探伤法)。

超声波探伤检测费用较低,这种方法对于平面缺陷非常敏感,对于球形缺陷敏感度较低。因此,这种方法须与其他检验方法联合起来,进行综合运用。

2.5涡流检测

锅炉压力容器及其受压元件都是由导电体(钢铁、有色金属、合金等)铸造的,因此,可以通过交流电,在受压元件的内部产生磁力线,继而通过测量涡流的变化,获取受压元件内部的信息。

进行涡流检测,第一步是选择涡流探伤仪(可选择KJs-25高速涡流探伤仪),然后对受检的受压元件表面进行清理,再调整涡流探伤仪二调整电桥、选择适当的探伤频率、选择线圈、选定探伤灵敏度、调整平衡,选定相位角、调整直流磁场二进行涡流探伤。

涡流检测不须与受压元件进行直接接触,可迅速测量受压元件内部的热处理状况,迅速发现受压元件内部的裂纹、气孔、夹杂。但受涡流渗透效应影响,这种方法无法检查受压元件深层的内部缺陷,也难以对缺陷进行精确的定性、定量描述。

3结语

锅炉压力容器的检验,对于锅炉压力容器长期稳定运行具有重大意义。因此,我们应认真研究各种检验方法,并不断提高检验水平,从而降低锅炉压力容器事故的发生率,以保护群众的生命财产安全。