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渗透检测在压力容器定期检验中的应用

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：周吉军林文举

[导读] 【摘要】：渗透检测是借助渗透液在压力容器表面的渗透情况展现有缺陷的部位，一般而言，渗透检测方法可以通过渗透液在压力容器外部的渗透，看出肉眼不可见的缺陷，例如能清楚判定压力容器外表的裂纹、凹坑及缺口等缺陷。

        （新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院新疆 830000）
        【摘要】：渗透检测是借助渗透液在压力容器表面的渗透情况展现有缺陷的部位，一般而言，渗透检测方法可以通过渗透液在压力容器外部的渗透，看出肉眼不可见的缺陷，例如能清楚判定压力容器外表的裂纹、凹坑及缺口等缺陷。
        【关键词】：渗透检测；压力容器；定期检验
        引言
        渗透检测的主要优势主要是以下两点：一是适用范围广。渗透检测能适用于各类大小、各类外形的压力容器检测；二是检测直观性强、成本低廉。渗透检测方法可直观看见缺陷位置，其成本花费少。其不足之处在于无法实现对容器表层以下缺陷的检测。
        1.渗透检测原理
        渗透检测主要是根据毛细作用原理，在压力容器表面涂抹特质渗透液，它可以逐渐渗透到压力容器表面上的裂纹等缺陷中，然后通过显示剂在工件表面显示渗透液，准确检测出压力容器存在的缺陷。因此，可利用渗透检测来检测压力容器的焊缝和延迟裂纹、冷裂纹、热裂纹等热影响区开口缺陷，并且进一步检测压力容器的基材表面和热影响区的开口缺陷，例如晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳裂纹等以及表面焊缝。这种渗透检测法具有检测结果直观、成本低、操作简便、设备简单等优点，可用于形状不规则和大型复杂的工件检验。但是渗透检测无法检测出压力容器表层以下的缺陷问题，只能检测出表面缺陷。
        2.压力容器检测中渗透检测的影响因素
        一个完整的渗透检测流程包括零件预处理、施加渗透液、去除多余的渗透液、干燥、显像、评价、后处理等步骤。改变其中任何一个步骤的工艺参数都有可能影响检测结果。影响压力容器检测的因素众多，按属性归类可分为渗透检测材料、检测方法和技术、质量控制和检测条件4大类。
        2.1渗透检测材料
        渗透检测材料是渗透剂、乳化剂和显像剂等材料的总称。渗透检测材料的选择决定了渗透检测系统的灵敏度。使用灵敏度等级合适的渗透剂，对检测出需要控制的不连续缺陷至关重要。同时，还要控制好检测工艺，最大限度地显示工件上的不连续。
        渗透剂的灵敏度等级和方法可在QPL-AMS2644-2019《被鉴定的产品目录，检验材料，渗透》合格产品目录上查询。
        决定使用哪个灵敏度等级的渗透剂由被检工件的检测要求决定，通常检测要求会对渗透剂的灵敏度有明确规定。同时，渗透检测材料也必须是同族组的，即完成一个特定的渗透检测过程须使用特定的渗透材料组合系统。
        2.2检测方法和技术
        检测方法和技术的影响主要包括检测方法的选择、工艺流程的控制等。无论采用何种检测方法，都要防止过清洗、过乳化或过擦洗的情况发生。应根据被检工件的表面状态、用途、设计要求等，合理选择检测方法。工艺流程的控制主要包括渗透时间、乳化时间、烘干温度及显像剂的施加，其要求如下所述。
        （1）渗透时间。在10～52℃的温度条件下，渗透时间一般不少于10min，对于疑有疲劳裂纹的工件，渗透时间可最多延长至4h。
        （2）乳化时间。乳化时间取决于乳化剂的性能、乳化剂的浓度、乳化剂的受污染程度和工件表面的粗糙度等。原则上乳化时间在保证允许的荧光背景前提下应尽量短，可通过试验来确定最佳的乳化时间。
        （3）烘干温度。烘干温度不能太高，烘干时间不能太长，否则缺陷中的渗透剂被烘干，不能渗出形成显示。
        （4）显像剂的施加。显像剂把缺陷中渗出的渗透剂吸附至工件表面，产生清晰可见的裂纹显示。显像剂同时也增加缺陷显示和背景之间的对比度同时减小工件表面光的反射。
        2.3检测条件
        检测条件指不连续的类型及状态。不连续的类型是一个重要的因素，必须存在开口到表面的不连续，这样渗透剂才能进入不连续。如果开口的不连续被漆层覆盖或在机械加工后被堵塞，不连续性也很难检测出，需要对被检工件表面进行退漆或蚀刻等预处理。
        不连续的状态也是很难量化的，但在渗透检测中必须予以考虑。不连续的表面清洁和干燥状态很容易观察，而不连续的闭合及应力状态却很容易被忽视。裂纹在压缩载荷状态下显示亮度会降低，导致小裂纹容易漏检。
        3.渗透检测在压力容器定期检验中的应用
        3.1渗透检测剂的选择与保温
        （1）渗透检测剂采用“溶剂去除型着色渗透剂，快干式显像剂”，对同一检测工件，不能混用不同类型的渗透检测剂。

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        （2）对于镍基合金材料，其w（S）应<200×10-6，在一定量的渗透检测剂蒸发后，其残渣中的w（S）不得超过1%。
        （3）对于奥氏体钢和钛及钛合金材料，卤素总含量（氯化物、氟化物）质量分数应<200×10-6，一定量渗透检测剂蒸发后残渣中的氯、氟元素质量分数不得超过1%。
        （4）渗透检测剂先在室内通过适当方式加热到15～50℃范围，然后置于保温桶或保温箱中带至室外检测现场。
        3.2渗透检测工艺
        3.2.1预清洗
        在被检测的表面进行清理之后，应进行预清洗，以去除被检测表面上的污垢。清洗时，可采用溶剂、洗涤剂等进行。清洗后，被检测面上遗留的溶剂和水分等必须干燥，并且应保证在施加渗透剂前不被污染。
        3.2.2施加渗透剂
        （1）施加渗透剂宜采用刷涂法（以防喷涂法中喷射的渗透剂对保温件和设备非检区及环境的污染），渗透剂的施加量应保证被检区在整个渗透时间内保持润湿状态。
        （2）渗透时间不少于10min。
        3.2.3清洗多余的渗透剂
        先用干燥、洁净不脱毛的布依次擦拭，直至大部分多余渗透剂被去除后，再用蘸有清洗剂的干净不脱毛布或纸进行擦拭，直至将被检面上多余的渗透剂全部擦净。但应注意，不得往复擦拭，不得用清洗剂直接在被检面上冲洗。
        3.2.4干燥处理
        在保温状态下，自然干燥，干燥时间通常为5～10min。
        3.2.5施加显像剂
        （1）充分摇晃显像剂使其均匀；喷施时，喷嘴距离被检面300～400mm，喷涂方向与被检面的夹角为30°～40°。
        （2）显像剂的施加应薄而均匀，不可在同一地点反复多次施加。
        （3）显像剂施加后进行自然干燥或用暖风（30～50℃）吹干。
        （4）显像时间不应少于10min。
        3.2.6观察
        （1）观察显示应在显像剂干燥后开始，在显像时间内连续进行。如显示的大小不发生变化，也可超过上述时间。
        （2）工件被检面处白光照度应≥500lx；辨认细小显示时可用5～10倍的放大镜进行观察。
        3.2.7后处理
        在对管道焊接接头检测完毕后应进行后清洗，去除渗透检测的残留物。去除残留物采用布或纸擦除的方法进行。
        3.4检测记录
        （1）根据受检工件的几何形状绘制受检工件及受检部位的草图、测量、记录受检部位长度，在草图上标出缺陷的位置、形状和大小，并说明缺陷的性质。同时采用照相方式拍照，照片中应有标尺作为缺陷定量的参照。
        （2）当发现有不允许的缺陷时，应在工件上用涂料或粉笔标出其位置，以便返修。
        结语
        综上，渗透检测是一种经济、有效、结果显示直观的无损检测方法，在确保工程材料、部件、结构及系统的结构完整性和安全性上发挥了重要作用，同时，渗透检测也是一个多流程、多参数控制的检测过程，需要特别注意过程控制，并对影响缺陷检测能力的因素严格控制，利用现有的工具设备、技术方法和技术规范等选取合适的渗透检测材料、检测方法和技术，做好质量控制并判断好检测条件，使渗透检测能以高的置信水平和检出率检出裂纹等不连续。
        参考文献
        [1]中国特种设备检验协会．渗透检测[M].2版.北京：中国劳动社会保障出版社，2015.
        [2]季龙华，许遵言，相海清.低温下不同渗透材料渗透检测灵敏度对比[J].无损检测，2014（10）:19-21.
        [3]杨波，胡学知，龚固，等.工件表面状态对渗透检测的影响及对策[J]．无损检测，2016（8）:55-59.