换热器管板的渗透检测研究分析

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　　摘 要：本文通过对换热器管板角接接头的结构特点出发，确定了焊接接头所适合的渗透检测方法。分析了换热器的制造工艺对渗透检测灵敏度的影响因素。从而对管板角接接头的渗透检测过程进行有效控制，提高了管板角接接头的检测灵敏度。
　　关键词：换热器管板 角接接头 渗透检测
　　
　　换热器是一种实现物科之间热量传递的节能工艺设备，在炼油、化工装置中换热器占总数量的40％左右，占总投资的35-45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。管板式换热器是炼油化工行业采用最多的热交换设备。换热器芯子在制作过程中必须按受压设备的要求进行制作，管束管子的无损检测基本上可以采用与壳体相同的方法，对于换热器管板角接接头的无损检测，一些单位采用的是渗透检测。
　　一、换热器管板角接接头的特点
　　1.换热器管板采用厚度在60mm以上的锻件，利用立式铣床对外形轮廓进行加工，然后利用钻床在加工好的管板上按照图纸要求进行钻孔，换热器管板角接接头之间的距离比较小，且和管板之间的贴合比较紧密。采用常规的磁粉检测和超声检测无法保证磁极和探头具有良好的接触耦合，使得磁通和超声波束无法进入被检工件中。磁粉检测的触头法可用，但容易造成打火烧伤，影响管板密封槽与管箱上的隔板之间的密封。
　　2.换热器管板角接接头的另一特点是管板厚，管径小且比较薄，二者之间的厚度差比较大。采用常规的射线检测方法，散射比较严重，如果不采取特殊措施，照相底片的影像质量极差。尽管采用微小的Ir192放射源，再加上一些特殊的工艺可以保证底片影像质量，但考虑到管板角接接头数量大检测效率低和安全问题，生产单位采用这种方法的几率还是很低的。
　　二、换热器管板渗透检测工艺方法和渗透检测剂的选择
　　在对换热器管板角接接头进行渗透检测时，如果渗透检测方法和渗透检测工艺上选取不合适，会造成整个渗透检测的失败。由于管板焊接接头数量多且比较密集，而且焊接工艺的正确选择使得角接接头的焊缝表面光滑，很少有咬边、凹坑飞溅等影响渗透检测的外观缺陷，再加上管板采用的是机加工工艺，表面比较光滑，因此在显像时采用湿法显像。另外，由于表面开口缺陷的开口宽度受制造工艺的影响而比较小，而且管板检测大部分属于立式检测，因此选择渗透剂时要选择渗透能力比较强、粘度比较高的渗透剂。由于管板表面开口缺陷的内部容积比较小，为了保证足够的截留量，必须考虑采用的去除方法要保证渗透剂的截留量。
　　综合各方面的因素，还要考虑制造过程中可能会产生哪些缺陷以及被检工件的材质、工件的表面状态、工件的表面温度，同时还要考虑所选渗透检测剂能够弥补制造过程中产生的不利因素，然后再对所选择的检测方法和渗透检测剂进行经济、安全、腐蚀性、稳定性、可清洗性等方面进行综合考虑。
　　三、工艺制造对渗透检测灵敏度影响的关键因素
　　1.焊接控制因素
　　在焊接因素中主要注意两点：第一，焊接方法采用的是全自动熔化极MIG焊，焊缝致密光滑，但焊丝采用的是0.8mm的H08Mn2SiA，为了保证焊后胀接过程中焊接接头不被拉开，焊接时采用的电流比较大，在180-220A之间，保证了焊缝的熔深，但却使得焊接接头的热输入大，焊接接头存在着较大的内应力，从而减小了焊接接透中开口缺陷的宽度或容积，使渗透检测时开口缺陷内不能渗进足量的渗透液，造成检测灵敏度下降；第二，焊接时为了防止焊接飞溅对密封槽密封性的影响，焊接时要在焊缝的边缘特别是在密封槽的焊缝边缘涂上一层挥发性较强的颗粒悬浮液，此时若表面开口缺陷宽度过大，会使颗粒物进入缺陷，堵塞缺陷而使渗透液无法进入缺陷中去。
　　2.焊后胀接工艺因素
　　为了减小使用过程中介质对换热器的间隙腐蚀问题，在换热器管板的钻制过程中，都已经对孔径尺寸严格控制;在焊接过程中，采用了焊后胀接的工艺，基本上已经减少了间隙的尺寸并排出了管板和管子之间的空气，这使得渗透检测时，开口缺陷内不能渗进足量的渗透液，造成检测灵敏度下降。
　　3.管板表面污染程度因素
　　管板在焊接后在胀接过程中，为了减少胀管机机头和管子内壁的摩擦，胀接前要在管口内壁先涂上一层黄油。在胀接过程中和胀后拔胀头时，黄油很容易覆盖表面开口缺陷上，再加上胀接过程中的发热，使黄油的粘度值降低，黄油会在短时间内渗透到焊接接头的表面开口缺陷中，渗透检测时影响渗透剂的渗入量。
　　4.水压试验因素
　　换热器芯子在制作完毕后要单独的进行水压试验，此时在管板表面会产生锈蚀，覆盖在管板表面和缺陷内部，堵塞和填塞表面开口缺陷，尽管在渗透检测前对表面锈蚀进行处理，但缺陷内部的锈蚀和其它填塞物却很难去除，使渗透液无法进入或影响渗透量。
　　5.制造工艺造成的不同缺陷的开口宽度的影响因素
　　影响检测的关键因素还是缺陷对渗透剂的截留能力，而缺陷对渗透剂的截留能力不仅进取决于上述因素，而且还和表面开口缺陷的宽度等因素有关。这里我们主要分析表面开口缺陷的尺寸对渗透检测中渗透剂的渗入量的影响。
　　实际缺陷类型及形状很复杂，尺寸一般为上宽下窄，并非理想毛细管形状。在管板角接接头的制造焊接过程中，由于采用的是气体保护焊，并在焊后进行胀接，使得裂纹和气孔出现几率最高。我们以常见裂纹为例，有贯穿性裂纹和非贯穿性裂纹。非贯穿性裂纹在渗透时容易封闭气体，导致随着渗透量的增加，密封压强增大，从而影响缺陷内渗透量。由半通裂纹模型推导出的半通渗透理论，和贯通裂纹是有区别的。所以在渗透前首先应了解被检工件缺陷大致类型，确定渗透方式和渗透时间，其次将预处理工件加热，降低缺陷内部空气密度。
　　四、结束语
　　综上所述，渗透检测对缺陷的检出能力不仅与被检工件的材料、加工方法和表面状态有关，而且与缺陷深度、宽度有关，同时，还与我们选取的渗透检测剂的类型都有着极大的关系。对于同样材料和同样的缺陷，如果上述的任何一个因素的改变，都可以导致出现不同的检测结果。
　　
　　参考文献：
　　[1] 胡学知 渗透检测[M]北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
　　

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