無損檢測在食品衛生行業設備的應用

盧 娟

（中國特種設備檢測研究院，北京 100029）

1 概述

無損檢測方法廣泛應用于壓力容器制造檢驗過程當中，無損檢測方法的正確選擇和恰當使用對壓力容器設備的質量起到非常重要的作用，直接影響設備在生產過程中的安全可靠運行。食品衛生行業設備是壓力容器設備的一個分支。作為一個直接與人類生活健康緊密聯系的特殊行業，其在設備的選材、制造工藝的選擇方面，都使其有別于普通的壓力容器。因此，根據壓力容器有關無損檢測的相關標準規范，結合在食品衛生行業的實際應用，對食品衛生行業設備的無損檢測進行了探討。

2 無損檢測概述

2.1 常規方法

無損檢測常用的檢測方法分為五類：即射線檢測（RT），超聲檢測（UT）磁粉檢測（MT）滲透檢測（PT）渦流檢測（ET）。其中超聲檢測又分為三種：脈沖反射法超聲檢測、不可記錄的脈沖反射超聲檢測及衍射時差法（TOFD）。

射線檢測和超聲檢測經常被用于檢測設備或者材料的內部缺陷；磁粉檢測和滲透檢測經常用于檢驗設備或者材料的表面缺陷；渦流檢測適用于檢測導電金屬材料制承壓設備表面和近表面的缺陷，但是不適用于形狀復雜的零件。

2.2 實施時機

容器的焊接接頭，應在形狀尺寸檢查、外觀目視檢查合格后，再進行無損檢測。

對于拼接封頭應在成型后進行無損檢測。這種情況大多用于大直徑封頭。在啤酒儲罐中應用居多。因其封頭直徑大多數大于2.2m（整張鋼板寬度），所以需要拼接板后再旋壓成型。當拼接焊縫在旋壓過程中受到擠壓力的影響，可能會出現焊縫裂紋或者其他缺陷，所以需要成型后進行無損檢測。如圖1所示。

圖1 封頭拼接示意圖

3 各類焊縫進行全部或局部檢測的情況

3.1 容器的A、B類焊縫進行100%射線或超聲檢測

（1）鋼材厚度δs＞25mm的奧氏體不銹鋼；鋼材厚度δs＞16mm的Cr-Mo低合金鋼。因為食品衛生行業設備的主要材質為不銹鋼，所以這里不討論碳鋼或其他材質的情況；

（2）圖樣規定必須做100%檢測的容器；

（3）蜂窩夾套容器內圓筒的A類焊接接頭；

（4）焊縫交叉部位；

（5）先拼板后成形凸形封頭上的所有拼接接頭；

（6）凡被補強圈、支座、墊板、內件等所覆蓋的焊接接頭；

（7）以開孔中心為圓心，1.5倍開孔直徑為半徑的圓中所包容的焊接接頭；

（8）嵌入式接管與圓筒或封頭對接連接的焊接接頭；

（9）公稱直徑不小于250mm的接管與長頸法蘭、接管與接管對接連接的焊接接頭。

3.2 容器對接焊縫符合下列情況必須進行全部射線或超聲波檢測

GB150及GB151規定進行全部射線或超聲檢測的；

設計選用焊縫系數1.0（無縫管制筒體除外）；

使用后無法進行內外部檢驗或耐壓實驗的壓力容器；

3.3 局部射線或超聲檢測

對于3.1、3.2節中規定以外的容器，應對其A類B類焊接接頭進行局部射線或者超聲檢測。其中，對低溫容器檢測長度不得少于各焊接接頭長度的50%，對非低溫容器檢測長度不得少于各焊接接頭長度的20%，且均不得小于250mm。

下列a），b）部位、焊縫交叉部位應100%檢測，其中a），b），c）部位及焊縫交叉部位的檢測檢測長度可計入局部檢查長度之內。

（1）先拼板后成形凸形封頭上的所有拼接接頭；

（2）凡被補強圈、支座、墊板、內件等所覆蓋的焊接接頭；

（3）對于按照GB150中不另行補強的接管，自開孔中心、沿容器表面的最短長度等于開孔直徑的范圍內的焊接接頭；

（4）嵌入式接管與圓筒或封頭對接連接的焊接接頭；

（5）承受外載荷的公稱直徑DN＞250mm的接管與接管對接接頭盒接管高頸法蘭的對接接頭。

3.4 焊縫進行磁粉或滲透檢測的情況

（1）凡屬于3.1、3.2節中所述情況容器上的C類和D類焊接接頭；

（2）堆焊表面；

（3）Cr-Mo低合金鋼材經火焰切割的破口表面，以及該容器的缺陷修磨或補焊處的表面，卡具和拉筋等拆除處的焊痕表面；

（4）凡屬于3.1、3.2節中所述情況容器上公稱直徑小于250mm的接管與長頸法蘭、接管與接管對接連接的焊接接頭。

（5）鋼材厚度大于20mm的奧氏體不銹鋼、奧氏體_鐵素體型不銹鋼容器的對接和角接接頭；

（6）要求局部射線或超聲的容器中先拼板后成形的凸形封頭上的所有拼接接頭；

（7）設計文件要求進行檢測的接管角焊縫。值得注意的是，設備接管上的角焊縫因為其焊縫位置和焊接形式的特殊性，一般情況下進行此類表面檢測。比如在盤管加熱類容器，其盤管與容器外壁的焊接大多數只進行表面檢測。如圖2，圖3，圖4所示。

圖2 角焊縫

圖3 接管角焊縫

圖4 盤管夾套的角焊縫形式

4 檢測方法的選擇和對比

4.1 容器焊接接頭方法的選擇要求

容器的對接接頭應采用射線或者超聲檢測。采用不可記錄的脈沖發射法超聲檢測時，還應采用射線檢測或者TOFD檢測作為附加局部檢測。

壓力容器壁厚小于等于38mm時，應采用射線檢測；由于結構等原因，確實不能采用射線檢測時，可選用可記錄的超聲波檢測。

壓力容器壁厚大于38mm的對接接頭，如選用射線檢測，則每條焊縫還應進行局部超聲波檢測；如選用超聲波檢測，則每條焊縫還應進行局部射線檢測，附加局部檢測應包括所有的焊縫交叉部位，檢測比例為20%。如圖5所示。

對要求探傷的角接接頭、T型接頭、不能進行射線或超聲檢測時應進行100%表面檢測；

鐵磁性材料壓力容器的表面檢測應優先選用磁粉檢測。

圖5 射線探傷

4.2 射線檢測和超聲檢測的對比

在很多情況下，在選擇無損檢測方法的時候并不是界限十分明確的，這樣就為方法選擇造成一定困擾。射線檢測和超聲檢測是應用比較廣泛的兩種無損檢測方法，所以對其具體的檢測特性進行了詳細的對比和總結，對比結果如表1和表2所示。

表1 無損檢測方法有效性對比

表2 超聲和射線檢測范圍的對比

總的來說，射線檢測和超聲檢測都各有優點和不足，兩種檢測的結果在較大程度上是無法對應的，此外這兩種檢測方法都不是萬能的，都有自己的檢測盲區，因此當采用兩種或者兩種以上的檢測方法對承壓設備的同一部位進行檢測時，應按照各自的方法評定級別。

5 結束語

食品衛生行業設備的無損檢測源于常規承壓設備的無損檢測。又因為設備的選材不同（大多數情況采用不銹鋼材質）、制造工藝不同（衛生死角、表面光潔度、表面特殊處理等）、設備還需要符合GMP規范等諸多問題，所以食品衛生行業設備的無損檢測又區別于常規承壓設備的無損檢測。基于兩者之間的同源性，食品行業設備的無損檢測依然遵守《承壓設備無損檢測》和《壓力容器安全技術監察規程》里面關于無損檢測要求?；谑称沸l生行業設備的特殊性，其無損檢測則主要針對不銹鋼材質。在選擇無損檢測方法的時候，應充分考慮到設備結構特殊性、制造工藝特殊性。一般，對于形狀不復雜，結構簡單，承壓不大，無循環載荷的設備焊縫，只用滲透檢測或磁粉檢測（鐵磁性材質）表面無損檢測。對于設備結構復雜，承壓大，工況較危險，有循環載荷，板材較厚之類的情況，需要用射線檢測和超聲檢測的方法來檢測設備或材料的內部缺陷。任何一種無損檢測都有其優點和缺點，所以在特殊情況下，可以將這幾種無損檢測方法組合起來，以達到最佳的檢測效果。