在不損壞不銹鋼焊管產品表面形狀和保持焊接產品完整性的前提下,檢測焊接接頭外觀和內部缺陷的方法稱為焊縫非破壞性檢驗。其檢查方法有下列幾種:
一、焊件外觀檢查
它包括不銹鋼焊管的外形尺寸和焊接接頭質量的檢查。不銹鋼焊管外形尺寸檢查要借助于量具、樣板測量焊件焊后的真實尺寸。若超過設計圖樣規定的要求,要進行矯正、整形。焊接接頭外觀檢查,不允許焊縫存在裂紋、未焊透和焊瘤等缺陷;其他焊接缺陷如咬邊、表面氣孔、焊縫成形要控制在允許范圍內。對于不允許存在的和超標的焊接缺陷,一定要按有關工藝文件進行修補。
二、焊縫的無損檢測
1. 滲透檢測(PT)
此方法分熒光檢測和著色檢測兩種。分別利用帶有熒光染料(熒光法)或紅色染料(著色法)滲透劑的滲透作用,來顯示焊接接頭表面微小缺陷的無損檢測法。焊接構件表面檢查常用著色檢測,檢測時要求被測表面平整光潔。焊縫滲透評定標準見《焊縫滲透檢測》GB/T 6062-2007。
2. 磁粉檢測(MT)
利用在強磁場中,鐵磁材料表層缺陷產生的漏磁場吸附磁粉的現象而進行的無損檢測方法。在有缺陷處,由于漏磁的作用會集中吸附撒上的鐵粉??筛鶕借F粉的形狀、厚度和多少,來判斷焊接缺陷的位置和大小。該方法不適用無磁性的奧氏體不銹鋼。
3. 射線檢測(RT)
采用X射線或y射線照射焊接接頭檢查其內部缺陷的一種無損檢測方法。它能準確地顯示出焊縫中焊接缺陷的種類、形狀、大小、位置和分布情況。評定標準按《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級》(GB/T 3323-2005)進行。該檢測方法長期操作,對操作者身體健康有一定的不良影響,因此必須在符合射線安全標準條件下進行。
4. 超聲波檢測(UT)
借助于超聲波檢測儀來檢測焊縫內部缺陷的一種無損檢測方法。此方法適用于檢測中、厚板。檢測周期短、成本低、設備簡單,對操作者身體無害,評定標準按《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》(GB/T 11345-1989)進行。
5. 渦流檢測(ET)
渦流檢測是以電磁感應原理為基礎,當鋼管(指碳鋼、合金鋼和不銹鋼)通過交流電的繞組時,鋼管表面或近表面出現集膚效應,使其有缺陷部位的渦流發生變化,導致繞組的阻抗或近感應電壓產生變化,從而得到關于缺陷的信號。從信號的幅值及相位等可以對缺陷進行判別,能有效地識別鋼管內外表面的不連續性缺陷,如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔、點腐蝕等,對開放性線性缺陷最為敏感。
幾種無損檢測方法的特點及應用范圍見表7-2和表7-3。
三、焊縫的致密性試驗
對于容器或不銹鋼焊管管路,當焊接接頭的內外部焊縫合格、焊接試板各項性能試驗合格且熱處理完畢后,才能按設計圖樣技術要求進行耐壓試驗和氣密試驗,這是焊接容器或管路制造過程中最后一道工序。根據設計圖樣規定有下列幾種焊縫致密性試驗適用于不銹鋼或異種金屬焊接的鍋爐、壓力容器、管路、儲油罐、儲酸罐和密封容器等產品。
1. 焊縫的水壓試驗
屬于耐壓試驗,用于考核焊接接頭的強度。通常試驗壓力為工作壓力的1.25~1.50倍,水溫不低于5℃。為了防止水中氯離子對奧氏體不銹鋼產生應力腐蝕而導致容器破裂,在水壓過程中要嚴格控制水中氯離子的體積分數不得超過25×10-6。
2. 焊縫的氣壓試驗
主要作為密封性試驗,水壓試驗合格后才能進行氣壓試驗,不允許用它既作為密封性試驗又作為耐壓試驗,或兩者合二為一來考核焊縫。因為氣壓試驗有一定危險性,氣壓不允許有很高的壓力。該試驗方法靈敏度較高,分靜氣壓試驗、壓縮空氣噴射試驗和氨氣試驗等。
3. 焊縫的煤油試驗
適用于不受壓力的容器和管路的焊縫密封性檢查。試驗方法是在焊縫處涂刷較稠的石灰水溶液,晾干后在焊縫的背面涂上煤油,大約5min后觀察白色石灰水上有無煤油滲漏而產生的黑色斑痕。
4. 氦質譜檢漏
氦質譜檢漏借助于氦質譜檢漏儀進行。該儀器是只對示漏氣體氦氣進行分析并專門用來檢漏的儀器。它是目前國際上公認為最靈敏、用得較為廣泛的一種致密性檢測的檢漏儀器。被檢零部件(或焊件)可在局部真空狀態下進行檢測,靈敏度高達10-6~10-11Pa·L/s(1Pa·L/s=10-3Pa·m3/s),且能準確快速定點定量判斷漏點,是一種無毒、無污染、一次性非破壞性的檢漏方法。隨著科學技術的發展,它在真空技術、低溫技術、航天與航空技術、核工業以及電子通信、醫療、食品工業和家用電器等領域中的應用越來越廣泛。它主要檢測材質、元件和焊接構件等的細小、無規則的穿透性缺陷。
氦質譜檢漏儀主要由真空系統、質譜室和電氣部分組成。質譜室是該儀器的心臟部門,它由離子源、分析器和收集器組成,把它們放在一個可以抽真空的外殼中。離子源是一種電子元器件,它將氣體電離,形成一束具有一定能量的離子,通過分析器使不同
質量的離子按不同軌跡運動而將它們彼此分開,且僅使氦離子通過其出口縫隙經過收集器。將所輸人的微弱離子流通過運算放大器轉換成輸出電壓和電流以便測量。真空系統要為質譜室提供工作所需要的真空條件。電氣部分除了主機供電部件和主機控制部件外,還包括離子源電源、發射電流穩定電路、離子流放大器和音響報警器等裝置。圖7-3為氦質譜檢漏示意圖。
質譜室中要有一種示漏氣體,通過它確定被檢零部件的漏點位置和漏孔大小。選用氦氣作為示漏氣體,因為它具有下列特性:氦氣是一種無色無味無毒不會自燃的氣體,能保持系統內穩定性;所有氣體中,氦氣比較輕(除氫氣外),具有較高的擴散速度,因此具有最高的靈敏度;同時氦氣在大氣中含量很低,大氣中氦的濃度(體積分數)僅為5×10-4%,遠遠低于示漏氣體的濃度,絕不會由于系統中殘留的空氣而影響檢測。所以選用氦氣作為示漏氣體容易檢測,可靠性好且較為經濟。使用氦氣壓力為0.1~0.3MPa。
檢漏技術就是發現漏源。大多數漏源又存在于組裝各種零件間的連接不密封處,利用氦質譜檢漏儀特別容易發現焊接結構中焊縫缺陷造成的漏源。有些細小不規則穿透性焊接缺陷,經過耐壓試驗和氣壓試驗未能發現,例如,經過5.0MPa耐壓試驗認為合格的焊接件,通過氨質譜檢漏儀能檢測到焊接穿透性裂紋。又例如,經過多次彎曲路徑長度比壁橫斷面長度大得多的線性缺陷,如同一條長而不規則的蚯蚓洞也能檢漏出來。
有些被檢產品可以在不損害使用和不影響其壽命的原則下允許存在小的漏孔,見表7-4。企圖使產品檢測到處于“無漏”或“零漏率”狀態,必然會造成很大的浪費,是完全沒有必要的。有時設計圖樣提出的漏率要小于實際產品使用時的漏率,其目的是確保產品在規定工作時間內能穩定、可靠地工作,但會消耗大量的人力和物力,增加制造成本。
檢漏方法有噴吹法、氦罩法、充壓法、吸槍法、探漏盒法和背壓法。當示漏氣體氦氣在質譜室超過預先設定的標定值時,它會及時發出聲響報警,測出漏點的位置并能計算出漏率量,對于大型低溫容器的真空檢漏,用單一檢漏方法有一定困難。這是因為標準漏孔(在給定條件下能夠提供恒定氣體流量的,并經過標準校準過的一種元件。般是在20℃時對一個大氣壓的空氣的漏量值)連接處與質譜室的距離較遠,因此在儀器上的反應時間也相應增長,不易準確判斷反應時間,就很難找到漏點的準確位置??梢酝ㄟ^探漏盒法進行分段預檢,分段檢漏率要小于總體的漏率。編者所在單位曾成功地用此方法對裝有液氮、液氧和液氫等大型容器進行了檢漏測試,其檢漏系統如圖7-4所示。
在不銹鋼焊管焊縫致密性檢測過程中若發現泄漏現象,必須按有關工藝文件修復,直至達到產品圖樣技術要求。
在不銹鋼焊管焊縫致密性檢測過程中或修復過程中以及包裝過程中,發現與介質接觸表面有鈍化膜被損傷時,應及時采取局部鈍化處理的措施。
不銹鋼焊管成品檢驗過程各工序所有質量情況應填入產品制造工序過程卡,材料(包括鋼材、焊接材料)、零部件、裝配焊接、表面處理、熱處理等產品制造工序過程卡及產品生產過程中所有檢驗跟蹤文件一并匯總,建立控制該產品在制造過程中質量匯總冊進行歸檔。