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​无损检测技术在夹套式聚合釜中的应用

时间:2016-07-28来源: 作者: 点击: 169次


摘要:夹套式聚合釜在工业生产过程中,经常需要加压、卸压,升温、降温,可能导致聚合釜筒体及夹套内外壁腐蚀开裂。为了确保聚合釜安全可靠,有必要运用无损检测技术及方法,对聚合釜进行系统化的无损检测分析,得出正确的检验检测结果,保障生产安全运行。

关键词:夹套式聚合釜;无损检测;技术;应用

1 前言

夹套式聚合釜[1]是带夹套的压力容器反应设备,易引起爆炸或有毒物质泄漏等重大危险灾害事故,因而安全性比一般通用机械设备的要求更高。然而,无损检测技术可以在不损坏反应器的前提下,对聚合釜的内外各项性能状态进行检测,及时排查聚合釜可能存在的安全隐患,降低聚合釜的危险性,确保反应器正常安全运行。本文将针对无损检测技术在夹套式聚合釜中的应用进行探讨。

2 夹套式聚合釜的应用与结构特点

夹套式聚合釜主要适用于各种物性和各种操作条件的反应过程,为物料反应提供合适的空间,广泛应用于合成塑料、合成纤维、食品医药、化肥合成、湿法冶金和废水处理等行业。夹套式聚合釜由釜体和夹套两部分组成[2],釜体结构包括筒体及内构件,夹套结构包括换热件、内件、盘管和导流筒。

3 无损检测技术简介

无损检测(Nondestructive, NDT)技术随着当代科技的快速进步得以迅速发展。工业的迅猛发展使得锅炉、压力容器及压力管道等特种设备使用越来越广泛,安全性也越来越受到人们的重视,特种设备的安全检测也离不开无损检测技术。无损检测是指在不损害或不影响被检测对象的使用性能、不伤害被检测对象内部组织的前提下,利用热、声、光、电、磁等特性,以物理或化学方法为手段,借助现代技术和相关设备器材,检测材料内部结构异常或缺陷引起的变化,对试件内部及表面的结构、性质、状态和缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行测试的方法[3]。目前常用的无损检测方法主要有射线检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和渗透检测(PT) 四种,其他无损检测方法有涡流检测(ECT)、声发射检测(AE)、热像/红外(TIR)、泄漏试验(LT)、交流场测量技术(ACFMT)、漏磁检验(MFL)、远场测试检测方法(RFT)、超声波衍射时差法(TOFD)等。

4 无损检测技术的应用

无损检测技术主要应用于夹套式聚合釜的制造和定期检验过程中,需严格遵循相关的技术要求和法律规范,综合考虑聚合釜的制造材质、结构特性、使用条件、制造工艺及其失效破坏模式,选取最优的无损检测方法对聚合釜实施检验检测[4]

4.1 无损检测技术在聚合釜制造过程中的应用

在夹套式聚合釜制造过程中,从聚合釜筒体的卷制焊接开始,将封头与筒体两端对接焊接;接着,将筒体外的夹套结构与聚合釜下封头焊接;最后,完成夹套与釜体筒体的环焊缝焊接。整个制造焊接过程中,可能出现夹渣、气孔、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷,这些缺陷可以分成内、外表面缺陷,针对不同类别的缺陷进行相关的检测。其中,内部缺陷大多用超声检测和射线检测,表面缺陷大多用渗透检测和磁粉检测。

4.1.1 超声检测和射线检测

超声检测是指利用超声波的反射和衍射等特性,通过观察超声检测仪上的超声波在被检材料或工件中的传播变化,判定被检材料或工件的内部是否存在缺陷的无损检测方法。在夹套式聚合釜的制造过程中,利用超声检测仪对聚合釜筒体和夹套的焊缝及结构不连续区进行100%超声检测。检测过程中,针对不同板材厚度的筒体选择不同的检测设备,且超声检测质量至少应确保在Ⅱ级以上合格[5]

射线检测是指运用X射线或γ射线穿透试件,以胶片作为记录信息器材、可对缺陷部位精确定位并获得较为直观的图像的无损检测方法。夹套式聚合釜的制造过程中,对聚合釜的 A、B、C类焊缝均需进行100%的射线检测,胶片照相质量需保证A级以上,焊缝及焊接接头的检测质量确保在Ⅱ级以上合格[5]

4.1.2 磁粉检测和渗透检测

磁粉检测是指利用电磁特性判定磁性材料承压设备近表面或表面缺陷的检测方法。磁粉检测前,用磁膏和水配置浓度适宜的磁粉液,以标准试块检测磁粉液的灵敏度,浓度过高易形成伪磁痕,浓度过低会影响检测灵敏度。在聚合釜的待检焊缝处,用砂轮打磨至表面光滑整洁。检测过程中,连续匀速拖动磁轭探伤仪,保证检测面尽可能小,检测质量在Ⅱ级及以上[5]

渗透检测是指利用毛细管原理,在结构件的表面喷涂荧光或着色染料和显像剂,观察判定结构件近表面或表面缺陷的检测方法。渗透检测主要用于非铁磁性材料焊缝的近表面或表面的缺陷检测。对聚合釜进行检测时,在聚合釜焊缝或结构不连续区喷涂渗透剂,渗透时间需充足且检测温度适宜;为了得到清晰的显像,在渗透剂喷涂1h内均匀地将显像剂喷涂在缺陷待检区,渗透检测质量保证在Ⅱ级及以上[5]

4.2 无损检测技术在聚合釜定期检验过程中的应用

4.2.1聚合釜可能出现的缺陷

聚合釜是常用于各种物料进行化学反应的夹套式容器。物料的进出、气体的排放,以及物料加热或者反应热的交换,在这些过程中均会造成聚合釜的压力波动,使聚合釜承受一定的疲劳载荷或热应力,进而可能产生疲劳裂纹,影响聚合釜的安全运行。

4.2.2 磁粉检测和渗透检测

夹套式聚合釜运行一定时间周期后,需停车进行安全状况定期检验[6]。采用磁粉和渗透两种检测方法,对聚合釜的焊缝或应力集中处的表面进行检测。值得注意的是,聚合釜的筒体与夹套焊接处、夹套与筒体下封头连接处、出料口处都会因温差引起热膨胀差,从而产生一定的温差应力。定期检验时,在应力集中区及温差应力高发区需进行100%的磁粉或渗透检测。

4.2.3 超声检测和射线检测

聚合釜定期检测时需停车,利用超声波检测仪和X射线仪分别对对夹套式聚合釜筒体焊缝内表面、筒体和夹套开孔接管处焊缝内外表面进行超声或射线检测。检测前利用砂轮磨平待检测的焊缝内外表面,以标准试件对比进行仪器灵敏度标定,选择合适的探头和耦合剂,保证探头晶片尺寸和前沿尽可能小,完整记录超声检测的缺陷分布情况,按标准进行检测质量评定。

4.2.4 聚合釜的超声测厚与应力校核

夹套式聚合釜运行过程中,经常要加压、卸压,升温、降温,因而易产生疲劳应力和温差应力,再加之聚合釜的结构复杂,在密封装置与上封头连接处、支座与筒体连接处,及下部测温口处经常出现裂纹缺陷[8-9],同时,各种化学反应给聚合釜的内筒造成一定的腐蚀,化学腐蚀易造成筒体局部内壁的壁厚减薄。定期检验时,利用超声波测厚仪对局部内壁易腐蚀减薄区域取点进行壁厚测量,并按相关标准对反应器的筒体进行应力校核计算[7],确定聚合釜是否安全运行可靠。

5 结束语

随着科技的进步与发展,夹套式聚合釜在混合、分散、溶解、结晶、萃取、吸收或解吸、传热等工业生产中的应用越来越广泛。聚合釜的夹套封闭换热结构密封性要求比较高,因而,对聚合釜进行无损检测时,需结合聚合釜的工作环境和工作原理等实际情况,选用科学合理的检测技术,正确的使用无损检测方法,保证夹套式聚合釜的安全可靠,避免和减少事故的发生。在夹套式聚合釜的不同生产环节中,使用不同的无损检测技术,可以有效地提高聚合釜的生产质量,保证聚合釜在工业生产中发挥更大的效益。

 

参考文献

[1] 罗淑琦,罗永和.浅谈夹套容器结构设计[J].化工设备与管道,2012,49(z1):38-39.

[2] 王清.聚合釜裂纹成因分析及处理措施[J].化工设备与管道.2004,41(02):50-52.

[3] 肖维鹏.无损检测方法在压力容器检验中的综合应用[J].石油和化工装备,2011,14(8):60-62.

[4] 邓明辉.压力容器无损检测技术[J].中国高新技术企业,2010(13):117-119.

[5]  NB/T 47013承压设备无损检测[S].

[6]  TSGR7001-2013压力容器定期检验规则[S].

[7]  GB 150-2011压力容器[S].

[8] 崔强.在用压力容器中常见表面缺陷的检验和评定[J].化工机械,2008,25(04):237-243.

[9] 俞文.聚合釜人孔开裂成因与修复[J].化工机械,2001,28(06):346-349.

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