淺談無損檢測技術在AP1000蒸汽發生器管板加工中的應用

莊思明

（哈電集團〈秦皇島〉重型裝備有限公司，河北 秦皇島 066206）

0 前言

無損檢測是指在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，利用材料內部結構異常或缺陷存在引起的熱、聲、光、電、磁等反應的變化，以物理或化學方法為手段，借助現代化的技術和設備器材，對試件內部及表面的結構、性質、狀態及缺陷的類型、性質、數量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化進行檢查和測試的方法。無損檢測是工業發展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一個國家的工業發展水平，無損檢測的重要性已得到公認。

1 無損檢驗方法簡介與分析

無損檢測的特點是：非破壞性、互容性、動態性、嚴格性以及檢測結果的分歧性等。

無損檢測方法很多，據美國國家宇航局調研分析，其認為可分為六大類約70 余種。但在實際應用中比較常見的有以下幾種：

（1）目視檢測（VT）：目視檢測，在國內實施的比較少，但在國際上非常重視的無損檢測第一階段首要方法。

（2）射線照相法（RT）：是指用X 射線或γ 射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法，該方法是最基本的，應用最廣泛的一種非破壞性檢驗方法。

（3）超聲波檢測（UT）：適用于金屬、非金屬和復合材料等多種試件的無損檢測，但其對具有復雜形狀或不規則外形的試件進行超聲檢測有困難；并且缺陷的位置、取向和形狀以及材質和晶粒度都對檢測結果有一定影響，檢測結果也無直接見證記錄。[1]

（4）滲透檢測（PT）：零件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透劑后，在毛細管作用下，經過一段時間，滲透液可以滲透進表面開口缺陷中；經去除零件表面多余的滲透液后，再在零件表面施涂顯像劑，同樣，在毛細管的作用下，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯像劑中，在一定的光源下（紫外線光或白光），缺陷處的滲透液痕跡被現實，（黃綠色熒光或鮮艷紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態。[3]

（5）渦流檢測（ECT）：按試件的形狀和檢測目的的不同，可采用不同形式的線圈，通常有穿過式、探頭式和插入式線圈3 種。[4-5]

（6）聲發射（AE）：聲發射技術的應用已較廣泛。可以用聲發射鑒定不同范性變形的類型，研究斷裂過程并區分斷裂方式，檢測出小于0.01mm 長的裂紋擴展，研究應力腐蝕斷裂和氫脆，檢測馬氏體相變，評價表面化學熱處理滲層的脆性，以及監視焊后裂紋產生和擴展等等。

（7）超聲波衍射時差法（TOFD）：TOFD 技術于20 世紀70年代由英國哈威爾的國家無損檢測中心Silk 博士首先提出，其原理源于silk博士對裂紋尖端衍射信號的研究。

2 液體滲透檢驗

上述分析了國內外常用的檢驗方法有七種。但液體滲透檢驗在實際工作中采用的很多。下面以AP1000 蒸汽發生器管板加工過程中的檢驗為例，分析其操作步驟及操作方法。

管板堆焊層模擬試驗件的檢驗時機為：堆焊層焊接完成并機加工以后及堆焊層熱處理后進行。檢驗區域為：管板堆焊層模擬試驗件的堆焊層表面的整個表面。經機加工或打磨后的表面粗糙度不應大于6.3μm。

管子管板焊縫的檢驗區域為焊縫及鄰近邊緣（其寬度等于理論焊縫厚度值并不超過5mm）的區域。

檢測過程中，被檢焊縫、零件及滲透用品的溫度應保持在10～50℃之間。在達不到此溫度的場合（在室外或現場檢驗時），應使用適當的加熱方法使工件表面溫度升高至10℃以上，但被檢表面溫度不得超過50℃。

使用著色滲透劑時，可采用人工或自然照明，受檢表面可見光照度不得小于500lx。滲透檢驗方法為溶劑去除型著色滲透檢測方法（IIC-d）。

液體滲透檢驗材料指檢驗過程中所用的滲透劑、清洗劑和顯像劑。液體滲透檢驗試劑應配套使用，不能混用，并在有效期內使用。用于管板堆焊模擬試驗件的滲透材料，使用下表1 的材料。

表1 滲透材料

液體滲透檢驗試劑（滲透劑、顯像劑、清洗劑等）必須符合ASME的規定。滲透檢測劑必須有良好的檢測性能，對工件無腐蝕，對人體基本無毒害作用。對用于鎳基合金、奧氏體不銹鋼材料，滲透檢驗材料中的有害元素氟、氯、硫的含量應不得超過下列規定：

氟+氯——200ppm；硫——200ppm。

滲透劑應在10～50℃的暗處貯存，并避免陽光照射。

2.1 檢驗步驟

（1）首先進行預清洗，即保證待檢查的工件表面及相鄰至少25mm 的區域內清潔、干燥，并應無銹蝕、氧化皮、焊劑、飛濺物、油脂、油漆、油、纖維、灰塵和其它能干擾滲透或堵塞缺陷表面開口的外來物質。

圖1 液體滲透對比試塊

（2）在預清洗后干燥在預清洗之后，采用然蒸發或吹以熱風或冷風使被檢表面的干燥。保持，干燥時間至少5 分鐘，以確保在施加滲透劑之前清洗用的溶劑已經蒸發。

（3）施加滲透劑：在整個滲透期間滲透劑和零件表面溫度應保持在10℃～38℃。采用噴涂、刷涂的方法，使待檢表面被滲透劑全部潤濕覆蓋。溫度在從10℃到38℃之內，表面應保持潤濕狀態不小于10 分鐘。如果必要，在持續時間內可以重復施加滲透劑。如圖1 所示為液體滲透對比前后對比示意圖。

2.2 檢驗方法

（1）去除多余滲透劑：清潔檢測表面的多余滲透劑，用干燥的布或吸濕紙揩去多余的滲透劑，反復擦除，直至絕大部分滲透劑被去除，再用清洗劑潤濕的布或吸濕紙輕擦，以除去殘留的滲透劑。為了盡量避免將不連續中的滲透劑清洗掉，要注意防止使用過多的清洗劑。在施加滲透劑以后到顯像劑之前，禁止用清洗劑沖洗表面。

（2）去除多余滲透劑后干燥：對溶劑去除技術而言，可以采用自然蒸發，吸干，抹干，或者吹干表面。

（3）顯像為了使顯像劑在焊縫表面能夠均勻覆蓋，顯像劑必須搖拌后噴涂到工件表面，顯像劑應薄而均勻，應通過正常蒸發干燥。濕顯像劑涂層一干，最終解釋時間即開始。顯像時間至少7 分鐘。

（4）后清洗。如果殘余的滲透劑可與其它成份相結合產生腐蝕，且殘余滲透劑和顯像劑可能影響加工或使用，則需要進行檢查后的清洗，可采用適當的清洗方法如簡單水洗，溶劑浸漬，機械清洗，蒸汽除油等。

（5）修補后檢測。不可接收的相關顯示應該去除，并應使用本規程重新檢測確認其是可以接受的。

3 結語

在對AP1000 蒸汽發生器加工的管板采用此種液體滲透檢驗檢測方法，能較好的進行加工質量的檢查，有效地保證了蒸汽發生器管板的加工質量，確保了在運行時的安全性能，同時，也解決了采用其他檢測方法無法進行可靠檢測的問題。

［1］魏免，等.無損檢測技術應用研究[J].大觀周刊，2011.

［2］汪力.航空發動機渦輪葉表粘貼殘留物紅外檢測[D].南昌航空大學，2012.

［3］韓明.大型零件超聲檢測運動控制系統的研究[D].天津工業大學，2011.

［4］耿艷勝.遠場渦流套管無損檢測仿真研究[D].中國石油大學(華東)，2011.

［5］李偉.在線電磁鋼軌探傷數據管理與監控系統設計[D].北京交通大學，2012.