锅炉钢管的水压试验和涡流探伤

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1、锅炉钢管的水压试验和涡流探伤锅炉钢管的水压试验和涡流探伤内容摘要：本文论述了锅炉钢管的水压试验和涡流探伤都是材料的致密性能试验，它们之间在试验方法上具有等效性；而且钢管的涡流探伤具有快速、准确、易实现自动化检测等特点，它在试验方法上优于既费时又费力、准确性较差的水压试验方法，因此，涡流探伤检测方法完全可以用来代替锅炉钢管的逐根水压试验，而其他形式的无损探伤方法不能代替涡流探伤的致密性试验，这对于控制锅炉钢管的材料质量和提高锅炉制造质量以及保证锅炉的安全可靠性都具有重要意义。由于涡流探伤技术在锅炉钢管的质量检测和控制有很强的实用性，因而在锅炉行业中具有良好的应用前景和推广价值。主题词：锅炉

2、钢管涡流探伤水压试验一、锅炉钢管的质量问题锅炉用无缝钢管（以下简称锅炉钢管）是制造锅炉用的重要材料，它的质量如何将直接关系锅炉制造质量以致于安装质量和使用质量。锅炉钢管质量本应是由钢管厂来作出保证的，但是在供不应求的情况下，提供给锅炉制造厂使用的锅炉钢管总免不了存在一些质量问题，用它制成的锅炉主要受压部件如水冷壁管、对流管、过热器管、换热器管等漏水或爆管现象时有发生，已成为困扰锅炉产品质量的一个大问题，对此锅炉制造厂和用户都很有意见。在卖方市场的情况下，锅炉制造厂几乎承担了包括材料供应方在内的全部责任；如何控制锅炉钢管的质量现已成为锅炉制造厂家越来越关心的问题，解决的办法不外乎是两个：一

3、个是对锅炉钢管进行逐根的水压试验；另一个是对锅炉钢管实行100%的涡流探伤。二、锅炉钢管的缺陷与伤按照材料学的观点，优良的金属材料其化学成分、物理性能、几何形状应该是连续的、纯洁的和均匀的。如果这三方面存在不足或受到破坏，就认为金属材料存在缺陷。如果金属材料在几何形状上存在着不连续性（即不紧密性或不密实性或者不致密性），例如有裂纹、缩孔、起皮、凹坑、分层、针孔、夹渣等，则认为金属材料存在伤痕（简称为伤），它不包括化学成分的不连续或物理性能上的不连续。从这里可以看出，缺陷包含着伤。锅炉钢管在冶炼和轧制过程中同样可能存在缺陷和伤。据钢管厂介绍，锅炉钢管的缺陷（这里主要是指伤）主要在表面，而且

4、外表面多于内表面。这些缺陷70%左右来自于原料（钢坯），钢坯中吹氧不够而残存的夹渣物、缩孔等，用它轧制钢管就有可能出现横向裂纹、夹层、折迭、重皮等缺陷，纵向裂纹多属轧制时拉伤造成的。如果锅炉钢管中出现了这些缺陷或伤痕，就认为材质中出现了不连续，材料内部的致密性受到破坏，在水压试验时就有可能漏水，制成的锅炉受压元件在运行时就有可能发生泄漏或爆管。正因为如此，为了保证锅炉钢管质量，不论是我国还是外国有关锅炉用无缝钢管的标准都明确规定，作为工艺性能保证，钢管应逐根作水压试验。三、锅炉钢管的水压试验是致密性试验我国国家标准GB3087-82《低中压锅炉用无缝钢管》在技术要求中工艺性能规定：钢管应

5、逐根作水压试验，不能出现漏水或出汗现象。对于20号钢最大试验压为9.8MPa，耐压时间不得少于5秒。水压试验的压力按下式计算：式中：P--试验压力，MPa；S--钢管的壁厚，mm；D--钢管的外径，mm；t--钢号规定屈服点的60%，MPa冶金部推荐标准YB（T）33-86《低中压锅炉用冷拔无缝钢管》也作了同样的规定。例如：GB3087-82标准中20号钢Φ51×3钢管，此时屈服点为245MPa，其水压试验压力为： 水压试验压力应取9.8MPa我国冶金部推荐标准YB（T）32-86《高压锅炉用冷拔无缝钢管》在技术要求中工艺性能规定，钢管应逐根进行水压试验，最大压力为20MPa，试验时间不

6、少于10秒。在试验压力过程中，钢管不是出现漏水或出汗现象。GB5310-85《高压用无缝钢管》也作了同样的规定。通常认为，水压试验的目的有两种：一种是工艺性水压试验，其目的是检验材料（或部件）是否漏水，即检验材料的密封性能；另一种是验证性水压试验，其目的是检验材料（或部件）的强度是否足够。从这里可以看出，锅炉钢管的水压试验是属于工艺性的水压试验，是材质的致密性试验，检验材料是否连续和是否密实；它不是验证强度的试验。从材料力学的强度理论可知，无缝钢管属于细而长的构件，其直径很小，即使是壁厚较薄的细管也可承受很大的压力。例如GB3087-82标准中20号钢Φ51×3钢管，假设其外表有1.5m

7、m深的裂纹，对它进行强度水压试验，当它达到爆管或漏水时其压力仍然很高（此时材料应力取抗拉强度：σb=392MPa）。这说明其爆管压力远远超过水压试验压力。也就是说，当钢管达到试验压力时，即使有较深的裂纹，也不可能发生漏水现象。从这个实例计算可看出：钢管工艺性水压试验是难于发现漏水现象的，因而对埋藏比较深的缺陷就有可能存在漏检风险。美国ASME-SA-450《碳钢管、铁素体合金钢管和奥氏体合金钢管通用规范》则十分明确的强调：“……水压