淺談無損檢測技術(shù)在AP1000蒸汽發(fā)生器管板加工中的應(yīng)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(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谝鸬臒?、聲、光、電、磁等反應(yīng)的變化，以物理或化學方法為手段，借助現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)及缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)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(yè)發(fā)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(yè)發(fā)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(tài)性、嚴格性以及檢測結(jié)果的分歧性等。

無損檢測方法很多，據(jù)美國國家宇航局調(diào)研分析，其認為可分為六大類約70 余種。但在實際應(yīng)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(nèi)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(yīng)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(fù)合材料等多種試件的無損檢測，但其對具有復(fù)雜形狀或不規(guī)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(zhì)和晶粒度都對檢測結(jié)果有一定影響，檢測結(jié)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(jīng)過一段時間，滲透液可以滲透進表面開口缺陷中；經(jīng)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(xiàn)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(tài)。[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(fā)射（AE）：聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用已較廣泛?？梢杂寐暟l(fā)射鑒定不同范性變形的類型，研究斷裂過程并區(qū)分斷裂方式，檢測出小于0.01mm 長的裂紋擴展，研究應(yīng)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(jiān)視焊后裂紋產(chǎn)生和擴展等等。

（7）超聲波衍射時差法（TOFD）：TOFD 技術(shù)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(nèi)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(fā)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(qū)域為：管板堆焊層模擬試驗件的堆焊層表面的整個表面。經(jīng)機加工或打磨后的表面粗糙度不應(yīng)大于6.3μm。

管子管板焊縫的檢驗區(qū)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(qū)域。

檢測過程中，被檢焊縫、零件及滲透用品的溫度應(yīng)保持在10～50℃之間。在達不到此溫度的場合（在室外或現(xiàn)場檢驗時），應(yīng)使用適當?shù)募訜岱椒ㄊ构ぜ砻鏈囟壬咧?0℃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(yīng)配套使用，不能混用，并在有效期內(nèi)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(guī)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(yīng)不得超過下列規(guī)定：

氟+氯——200ppm；硫——200ppm。

滲透劑應(yīng)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(yù)清洗，即保證待檢查的工件表面及相鄰至少25mm 的區(qū)域內(nèi)清潔、干燥，并應(yīng)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(zhì)。

圖1 液體滲透對比試塊

（2）在預(yù)清洗后干燥在預(yù)清洗之后，采用然蒸發(fā)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(jīng)蒸發(fā)。

（3）施加滲透劑：在整個滲透期間滲透劑和零件表面溫度應(yīng)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(nèi)，表面應(yīng)保持潤濕狀態(tài)不小于10 分鐘。如果必要，在持續(xù)時間內(nèi)可以重復(fù)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(fù)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(xù)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(shù)而言，可以采用自然蒸發(fā)，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(yīng)薄而均勻，應(yīng)通過正常蒸發(fā)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(jié)合產(chǎn)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?shù)那逑捶椒ㄈ绾唵嗡矗軇┙n，機械清洗，蒸汽除油等。

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

3 結(jié)語

在對AP1000 蒸汽發(fā)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(zhì)量的檢查，有效地保證了蒸汽發(fā)生器管板的加工質(zhì)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(shù)應(yīng)用研究[J].大觀周刊，2011.

［2］汪力.航空發(fā)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(tǒng)的研究[D].天津工業(yè)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(shù)據(jù)管理與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D].北京交通大學，2012.