换热器的无损检测

(齐齐哈尔市特种设备检验研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161005)
摘 要：综述了管壳式换热器定期检验中采用的各种无损 检测方法，包括射线、超声、磁粉、渗透、涡流等检测技术，并分别介绍了这些无损检测方 法在定期检验过程中的应用情况和特点。
关键词：压力容器；换热器；射线检测；超声检测；磁粉检测；渗透检测；涡流 检测
中图分类号：TK172  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)14—0211—02

换热器是压力容器最常见的形式之一，主要用于两种不同温度介质的热量交换，在石油、化 工、制冷、制药和城市供暖等行业得到广泛应用。换热器的结构形式主要分为有壳体式(管 壳式换热器)和无壳体式(套管式换热器、波纹板式换热器、空冷式换热器和冷却排管等)两 大类。由于无壳体式换热器的结构不像一个容器，而承载的介质体积较小，运行过程中危险 性相对较低，因此国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》没有将其纳入 监察范围。在此重点介绍在用管壳式换热器的无损检测方法。
1 管壳式换热器的基本结构

管壳式换热器的主要形式为固定管板式、浮头式、U形式和填料函式，换热器一般由前端管 箱、中间壳体、内部管束和后端结构(盖头)组成。管箱和壳体一般由封头、筒体和法兰组成 的焊接结构；管束一般由管板、管子、拉杆、支撑板和折流板组装而成；换热管有直管和U 形管两种；管板与换热器的连接有焊接和胀接两种形式。根据介质的流动通道，换热器分管 程和壳程两部分。
2 在用换热器的无损检测

为了确保压力容器安全运行；需对投入运行的压力容器进行定期检验。根据《压力容器定期 检验规则》的规定，在用压力容器检验分为年度检查和定期检验。年度检查是指为了确保压 力容器在检验周期内的安全而实施的运行过程中的在线检验，每年至少一次。年度检查方法 以宏观检查为主，必要时进行测厚和腐蚀介质含量测定。压力容器的定期检验工作包括全面 检验和耐压试验。全面检验是指压力容器停机时的检验，其检验周期根据压力容器的安全状 况等级确定，一般最多不超过6年。由于换热器在运行过程中壳体和换热器受介质、载荷、 温度和环境等因素的影响，容易产生腐蚀、冲蚀、磨损、应力腐蚀开裂、疲劳开裂、材质劣 化等缺陷，因此对换热器进行必要的宏观检查外，还应对其受压元件的对接焊缝进行无损检 测。无损检测方法主要包括磁粉、渗透、超声和射线检测，对换热管主要采用涡流检测，管 板采用渗透检测。由于换热器的检测在其安装使用的现场进行，因此采用的无损检测仪器均 为适用于现场检测的便携式仪器。
2.1 表面检测 

表面检测方法是在换热器停产全面检验中首选的无损检测方法。检测部位为换热器壳体的对 接焊缝及角焊缝的焊迹表面和换热器管板上与换热管的角焊缝等。铁磁性材料对接焊缝的表 面检测一般采用磁粉检测，角焊缝无法采用磁粉检测时应采用渗透检测，非铁磁性材料采用 渗透检测。检查的重点部位主要是管板与壳体的焊缝、壳体大法兰的环焊缝、进出料法兰的 接管角焊缝、管板角焊缝和易出现疲劳的部位等。
2.2 壳体焊缝表面裂纹的电磁涡流检测

焊缝表面裂纹的磁粉或电磁涡流检测都需将被检焊缝表面事先清洁，除去表面防腐层或污垢 ，因此不适合换热器的在线检测。另外，换热器开罐检验时，大量的打磨工作一方面增加了 换热器停产检验的时间和费用，另一方面也减小了换热器焊缝部位壳体的壁厚。

采用涡流技术可以在不去除表面涂层的情况下探测金属材料的表面裂纹，然而，常规涡流方 法只适用来检测表面光滑母材上的裂纹，对焊缝上的裂纹会因焊缝在高温熔融时产生的铁磁 性变化和焊缝表面高低不平而出现杂乱无序的磁干扰而无法实施。针对该问题研究出的基于 复平面分析的金属材料焊缝电磁涡流检测技术，可在有防腐层的情况下采用特殊的点式探头 对焊缝表面进行快速扫描检测。

基于复平面分析的电磁涡流表面裂纹检测仪采用电流扰动磁敏探头技术来检测焊缝的表面裂 纹，此方法允许焊缝表面较为粗糙或带有一定厚度的防腐层，因此可对换热器壳体在运行过 程中进行焊缝裂纹的快速检测；也可以在换热器停产进行全面检验时，先采用该方法对焊缝 进行快速检测，，然后对可疑部位进行磁粉或渗透检测复验，以确定表面裂纹的具体部位和 大小。
2.3 壳体焊缝的超声检测

在用换热器的内外部全面检验由于壳体内部存在管束，因此一般采用超声检测方法从外部对 对接焊缝进行抽查或100%检测，以发现焊缝内部和内表面可能出现的疲劳裂纹或已存在的焊 接埋藏缺陷。但超声检测一般只能发现＞1mm(深)×5mm(长)的内表面裂纹。由于超声波 探伤探伤仪体积小、重量轻，十分便于携带和操作，而且与射线相比对人体无伤害；因此在 用压力容器检验中得到广泛使用。

许多情况下对发现的超标缺陷采取缺陷安全评定的方法予以保留，而安全评定需要知道缺陷 的长度和自身高度，为缺陷的安全评定提供几何尺寸数据 相关热词搜索： 换热器 无损 检测