滲透檢測在換熱器管板上的應用和影響因素分析

朱杰

【摘 要】本文通過對換熱器管板角接接頭的結構特點出發，分析了該種接頭所適合的滲透檢測方法，然后分別從制造焊接工藝、缺陷性質尺寸、滲透檢測工藝及操作上對滲透檢測靈敏度的影響因素進行了分析，從而對管板角接接頭的滲透檢測過程進行有效的實際控制，對于管板角接接頭的檢測靈敏度具有重要的指導意義。

【關鍵詞】換熱器管板角接接頭滲透檢測截留能力檢測靈敏度

Penetration testing in the heat exchanger tube sheet of the application and impact factors

ZHU Jie

（Turpan City Special Equipment Inspection and Testing Institute， Turpan Xinjiang 838000，China）

【Abstract】Based on the heat exchanger tube plate corner joints in the structural characteristics， analyzes the types of connectors are suitable for infiltration detection methods， and then separately from the manufacture of welding process， defects in size， penetration testing process and the operation of the penetration test factors affecting the sensitivity of the analysis to tube plate corner joints of the penetration testing process for effective practical control of the transfer tube plate joints for the detection sensitivity of important guiding significance.

【Key words】Heat exchanger tube plate corner joints retention capacity of penetration testing detection sensitivity

0 前言

管板式換熱器是石化煉油行業采用的最多的一種熱量交換設備，該設備殼體的制作和普通壓力容器的制作工序和工藝基本上一致，不同點就是熱器芯子在制作過程中必須按受壓設備的要求進行制作，譬如要對管束進行水壓試驗，要求高的U型管換熱器還要進行單管水壓試驗，對于管束管子的拼接焊接接頭和管板角接焊縫要進行無損檢測等要求。

1 換熱器管板角接接頭的特點和無損檢測方法的選擇

（1）換熱器管板采用厚度在60mm以上的鍛件，由于加工特性，孔和孔之間的距離比較小且孔的內部粗糙度要求比較低。這就使得管板角接焊縫之間的距離比較小，且管子和管板之間的貼合比較緊密。此時采用常規的磁粉檢測和超聲檢測是無法保證磁極和探頭具有良好的接觸耦合，使得磁通和超聲波束無法進入被檢工件中。磁粉檢測的觸頭法可以，但對于密封要求高的管板上的隔板槽極容易造成打火燒傷現象，影響管板密封槽與管箱上的隔板之間的密封。

（2）換熱器管板角接接頭的另一特點是管板厚，管徑小且比較薄，二者之間的厚度差比較大，采用常規的射線檢測方法，散射比較嚴重，如果不采取特殊措施，照相底片的影像質量極差。盡管采用微小的Ir192放射源，再加上一些特殊的工藝可以保證底片影像質量，但考慮到管板角接接頭數量大檢測效率低和安全問題，生產單位采用這種方法的幾率還是很低的。

（3）結合上述分析，對于換熱器管板角接接頭的無損檢測，我們采用的是滲透檢測。

2 工藝制造對滲透檢測靈敏度影響的關鍵因素

滲透檢測的靈敏度主要取決于滲入缺陷內的滲透劑及其保留在缺陷內滲透劑的數量。影響因素有焊接因素；焊后脹接工藝因素；水壓試驗因素；管板表面污染程度等。

3 制造工藝造成的不同缺陷的開口寬度的影響

通過上述分析我們可以看出，缺陷對滲透劑的截留能力不僅僅取決于上述因素，而且還和表面開口缺陷的寬度等因素有關。這里我們主要分析表面開口缺陷的尺寸對滲透檢測中滲透劑的滲入量的影響。

實際缺陷類型及形狀很復雜，尺寸一般為上寬下窄，并非理想毛細管形狀。在管板角接接頭的制造焊接過程中，由于采用的是氣體保護焊，并在焊后進行脹接，使得裂紋和氣孔出現幾率最高。我們以常見裂紋為例，有貫穿性裂紋和非貫穿性裂紋。非貫穿性裂紋在滲透時容易封閉氣體，導致密封壓強增大，從而影響進入缺陷內的滲透劑。

由通孔毛細管液柱上升高度公式h=2αcosθ/ρgr，我們不難看出，角接焊縫上的缺陷是否貫通、缺陷的開口寬度對滲透檢測滲透劑的截留量的影響。同時可以看出由半通裂紋模型推導出的半通滲透理論，和貫通缺陷是有區別的。所以在滲透前首先應了解被檢工件缺陷大致類型，確定滲透方式和滲透時間，其次將預處理工件加熱，降低缺陷內部空氣密度。缺陷內部空氣遇冷時，壓強降低，有利于滲透液的滲入。在滲透時將工件適當震動，排除缺陷內氣體，也有利于增大滲入量。

4 滲透檢測劑影響因素分析

進行滲透檢測時，應在保證檢測靈敏度和同族組要求的前提下，不僅要考慮被檢工件的制造工藝及其影響滲透檢測的制造因素，還要考慮制（下轉第168頁）（上接第166頁）造過程中可能會產生哪些缺陷以及被檢工件的材質、工件的表面狀態、工件的表面溫度，同時還要考慮所選滲透檢測劑能夠彌補制造過程中產生的不利因素，然后再對所選擇的檢測方法和滲透檢測劑進行經濟、安全、腐蝕性、穩定性、可清洗性等方面進行綜合考慮。

5 其他操作因素的影響分析

在整個滲透檢測工藝的過程中，不僅僅是管板角接接頭自身加工工藝和由加工制造工藝所帶來的影響比較嚴重，也并不是我們選擇好的滲透檢測劑就完全可以彌補和保證滲透檢測的整個靈敏度，而是在整個檢測過程中除了上述因素的影響之外，還包括對工件的預處理方法、滲透時的時間和溫度、去除多余滲透劑時操作者的手法、顯像后的觀察條件及其操作觀察者自身的綜合素質能力等因素，均影響著滲透檢測的靈敏度，但這些因素的影響，和常規滲透檢測的影響是一樣的，我們可以結合JB/T4730的要求，通過實際操作經驗的豐富，基本上可以把他們的影響降低到最低限度，使滲透檢測的靈敏度得到一定程度的提高，確保滲透檢測的可靠性。

6 結束語

根據分析可以看出，滲透方法檢驗缺陷能力不僅與被檢工件的材料、加工方法和表面狀態有關，而且與缺陷深度、寬度和外界大氣壓有關，還與缺陷的空間位置及是否貫穿有關。同時，還與我們選取的滲透檢測劑的類型及其操作過程中的相關因素都有著極大的關系。對于同樣材料和同樣的缺陷，如果上述的任何一個因素的改變，都可以導致出現不同的檢測結果。由此可見，要提高滲透檢測靈敏度，缺陷內滲透液應盡可能提升。endprint