压力容器无损检测——换热器的无损检测技术

　　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、制药、电力、制冷和城市供暖等行业得到广泛使用。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,因此我国颁布的《压力容器安全技术监察规程》没有将其纳入监察范围。在此重点介绍管壳式换热器及其无损检测技术。

　　管壳式换热器的主要形式为固定管板式、浮头式、U形管式(图1)和填料函式(图2^)[1],换热器一般由前端管箱、中间壳体、内部管束和后端结构(头盖)组成。管箱和壳体一般为由封头、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;管板与换热管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。以下根据换热器制造和使用的特点,综述在不同阶段采用的各种无损检测技术的特点。

　　1　换热器制造过程中的无损检测技术

　　管壳式换热器根据GB 151—1999《管壳式换热器》制造,但壳体的制造和检验要求在许多方面还需满足GB 150—1998《钢制压力容器》的规定。换热器在制造过程中采用的无损检测方法主要为射线、超声、磁粉、渗透和涡流检测,采用的无损检测标准为JB 4730—1994《压力容器无损检测》。

　　1.1　原材料的无损检测

　　1.1.1　圆筒、封头、管板和平盖用钢板

　　换热器的圆筒及封头采用碳素钢和低合金钢钢板,在特定条件下应逐张进行超声检测,检测方法和质量标准按JB 4730规定进行,检测的主要目的是发现板材在冶炼和轧制过程中产生的白点、裂纹和分层等缺陷。需要逐张进行超声检测的钢板参数为①厚度≥30 mm的20R和16MnR钢板,质量等级应不低于Ⅲ级。②厚度≥25 mm的15MnVR,15MnVNR, 18MnMoNbR, 13MnNiMoNbR和Cr2Mo钢板,质量等级应不低于Ⅲ级。③厚度≥20 mm的16MnDR,15MnNiDR,09Mn2VDR和09MnNiDR钢板,质量等级应不低于Ⅲ级。④调质状态供货的钢板,质量等级应不低于Ⅱ级。

　　钢板超声检测选用纵波直探头,6~20 mm厚的钢板需选用晶片面积≮150 mm²的5 MHz双晶直探头,检测用试块为台阶标准试块;20~250 mm厚的钢板需选用直径为14~25 mm的圆晶片,或面积≮200 mm²的方晶片的2.5 MHz单晶直探头;检测用试块为5 mm平底孔标准试块。

　　1.1.2　管板、平盖和法兰用锻件

　　管板、平盖和大型筒体法兰是换热器中有别于其它压力容器的常用零部件,GB 151标准规定管板、平盖和法兰用的钢锻件应符合JB 4726《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》和JB 4728《压力容器用不锈钢锻件》的规定,且超声检测II级以上合格。