浅谈冲刷减薄与分层的区分判定方法

摘 要：冲刷减薄与分层在测厚时都表现为壁厚值减小，如何区分将直接影响定期检验的结论。本文简要的介绍了冲刷减薄与分层的形成机理、不同检测方法对其适应性，从而给出优化的解决对策。

关键词：冲刷减薄;分层;机理;对策

1 前言

压力容器的定期检验主要以宏观检验、壁厚测定、表面无损检测和安全附件检验为主，而壁厚测定是其中一种重要的检验方法，它能全面的评定设备整体强度，在确定安全状况等级方面发挥重要的作用。然而对无法进入内部检验的设备只能在外部测厚来判断内部的腐蚀、冲刷薄等状况，对于超声波测厚发现的数值减小的情况如何判断是腐蚀坑、冲刷减薄还是材料的分层则不太容易判断，需要通过补充其他检测手段如超声波直探头、斜探头检测、内窥镜及射线检测等手段来综合判断。

2 检验案例

笔者在对某厂粗煤气洗涤器定期检验中，圆筒形锥段材料Q345R，T=14mm，介质为粗煤气、煤气水。从外部测厚如图中所示测厚点4～7，距离锥段小端450mm处、宽度为100mm的整圏范围测厚数值为6.2、6.3、6.5、7.0、7.2、6.5等，出现了厚度异常减小的情况，可能是因介质的冲刷造成壁厚减薄，也可能是钢板的分层造成的厚度减小。根据设备的运行工艺特点和具有冲刷减薄的损伤模式，厚度减少近50%，安全状况等级为5级，应停止使用，应对减薄部位进行处理提高安全状况等级后方可使用。如若为分层缺陷，按照《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG 21-2016）经安全状况等级综合评定为4级，结论为基本符合要求，监控使用1年。在无法进入设备内部的情况如何判定是冲刷减薄还是分层缺陷将导致不同的检验结论，严重的影响设备的处理方法，这也成为摆在检验人员面前急于解决的难题。

3 缺陷的形成机理及测厚仪对其检出的有效性

3.1 冲刷减薄和分层缺陷形成的机理

冲刷是固体、液体、气体或其任意之间组合发生冲击或相对运动，造成材料表面层机械剥落加速的过程。典型的损伤形态有坑、沟、锐槽、孔和波纹状形貌，且具有一定的方向性，使材料的局部厚度严重损失。该设备运行时间已超过10年，介质为粗煤气、煤气水，具有产生冲刷减薄这种损伤模式的可能。

分层形成机理是钢板在轧制过程中内部的非金属夹杂物或气孔变为扁平的层状缺陷。一般平行于钢板表面，对于体积较大的非金属夹杂物或气孔有可能形成与钢板表面成一定夹角的分层缺陷，对设备的安全运行有较大的危害。按照《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG 21-2016）第8.5.11条对于与自由表面平行的分层，不影响定级;与自由表面夹角小于10°的分层，可以定为2级或3级;与自由表面夹角大于或等于10°的分层，检验人员可以采用其他检测或分析方法进行综合评定，确认分层不影响压力容器安全使用的，可以定为3级，否则定为4级或5级。

3.2 超声波测厚仪对缺陷检出的有效性

超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。采用双晶直探头一发一收进行测厚，其对冲刷减薄造成的坑、槽等都可有效测出厚度;对平行于表面的分层测出的数据非常准确，对于非平行于表面的分层测厚数据差别较大，甚至出现测不到数据的现象。

4 解决对策

按照《承压设备无损检测》（NB/T47013.3-2015）5.3.7条进行判定。对于同一深度位置反复出现同一波形则可判断是基本平行于表面的分层缺陷，回波很低或基本上没有回波则可判断为与表面成一定夹角的分层缺陷。对于坑、槽等缺陷则会在不同深度出现不同的波形，如果坑的面积较大也会出现同分层缺陷相似的波形，不易将分层和坑类缺陷区分开来。

4.2 采用超声检测仪斜探头检测

按照《承压设备无损检测》（NB/T47013.3-2015）第6.3.14条进行大致判定。对于由于冲刷减薄造成的坑、槽类缺陷，则可以收到不同深度的回波，較容易判断;而对于平行于表面的分层在回接收不到回波，对于非平行于表面的分层则一侧可以检测到缺陷回波，相对一侧则检测不到回波，也可判定为分层缺陷，甚至可以准确计算出相对于表面的夹角。该方法比超声检测仪直探头检测更有效。

4.3 内窥镜检测

选择就近位置的温度计、压力表接口及接管部位进行内窥镜检测，观察内表面是否存在冲刷造成的坑、槽类宏观缺陷，可以较容易的确定是否为冲刷减薄，此方法简单易行，但会受到设备结构的限制无法实施。

4.4 射线检测

利用射线检测对体积性缺陷敏感的特点，采用双壁单影的透照方式进行检测，观察射线底片上是否有坑、槽类缺陷，也可容易将冲刷减薄和分层区分开来，但是射线检测对于大直径的设备较难实施，对平行于表面的分层缺陷也无法发现，其使用也会受到一定的局限。

5总结

对于无法进入设备内部检验时，区分冲刷减薄和分层缺陷则直接关系到设备的安全状况等级的评定，进一步影响检验结论的确定，建议优先用超声波斜探头进行检测，配合使用超声波直探头进行检测，有条件的可采用内窥镜进行内部检测以确定是否为冲刷减薄。对于小直径的设备也可考虑采用射线检测方法来确定。

参考文献

[1] TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》[S].

[2] GB/T30579-2014《承压设备损伤模式识别》[S].

[3] NB/T47013-2015《承压设备无损检测》[S].

[4] 王晓雷.《承压类特种设备无损检测相关知识》[M].

作者简介：陈佳（1988.7～），女，本科，助理工程师，主要从事锅炉压力容器压力管道的监督检验、定期检验。