談到閥門，“美麗只是表面的”往往是一句真話。由于超人和他的X光眼睛實際上并不存在，因此無法僅通過觀察來驗證閥門或閥門組件的質(zhì)量。為了發(fā)現(xiàn)肉眼無法看到的缺陷，我們必須利用物理和化學(xué)原理深入研究組件質(zhì)量。為此，我們經(jīng)常求助于無損檢測（NDE）技術(shù)。
美國無損檢測協(xié)會將NDT定義為：
“在不影響物體實現(xiàn)其預(yù)期功能的能力的情況下，確定物體的物理狀態(tài)。”
這使得無損檢測方法的使用成為閥門制造商的理想選擇，這些制造商希望評估部件，并在確定其符合所需驗收標準時仍在生產(chǎn)中使用，而不會損壞部件。
自20世紀30年代末以來，NDE就一直用于閥門部件檢測。然而，第二次世界大戰(zhàn)和剛剛起步的核工業(yè)推動了NDE在閥門行業(yè)的可接受性。
海軍上將海曼·里科弗（Hyman Rickover）在Nautilus（“核海軍”）的建造中制定并實施了嚴格的質(zhì)量要求，幾家銷售閥門的制造商將其用于這一關(guān)鍵、高度致命的服務(wù)。20世紀50年代中期，制造商標準化協(xié)會（MSS）開始為閥門制定一系列NDE標準，這些標準起源于當時的核閥門計劃。這些標準的規(guī)則至今仍在使用。
大多數(shù)MSS委員會成員還參與了美國國家標準協(xié)會（ANSI）/美國機械工程師協(xié)會（ASME）B16.34《閥門-法蘭、螺紋和焊接端》的創(chuàng)建工作，該標準于1973年出版。本文件包含（幾乎一字不差）與MSS NDE標準相同的措辭。B16.34文件仍然包含行業(yè)中引用最多的NDE要求，與核工業(yè)早期的一些質(zhì)量要求相呼應(yīng)。
盡管B16.34中NDE要求的目的是允許用戶根據(jù)所需NDE的性能升級閥門的壓力額定值，但在許多其他需要額外檢查的應(yīng)用中，也參考了類似的要求和驗收標準。
無損檢測方法通常分為兩類：體積法和表面法。體積法能夠檢查零件的整個穿透厚度。表面方法能夠檢測暴露在被檢查零件表面的不連續(xù)性。一些常見的無損檢測方法包括：
射線照相術(shù)（RT）是一種對部件進行體積檢查的技術(shù)。射線照相術(shù)對于檢測鑄件中的缺陷非常有效，但不適合在使用超聲波檢測的鍛件中定位缺陷。近20年來，無損檢測方法應(yīng)用于數(shù)百個低成本制造公司的鑄件，因此射線檢測結(jié)果備受爭議。對于未經(jīng)訓(xùn)練的人來說，輕度到中度缺陷的射線照片很難分級。即使是訓(xùn)練有素的放射技師有時也難以解釋膠片結(jié)果，尤其是如果他們不定期“拍攝”鑄件或評估鑄件射線照片。射線探傷缺陷分為缺陷類型和嚴重程度。這些都顯示在ASME出版的實際參考射線照片書籍上。嚴重性級別從一級（無缺陷）到五級（大量缺陷）。所有這些都在規(guī)定的幾何區(qū)域內(nèi)。此外，B16.34列出了閥門部件上應(yīng)進行射線照相和分級的位置；這些被稱為關(guān)鍵區(qū)域。當在射線照片上觀察到這些區(qū)域外的缺陷時，只對這些關(guān)鍵區(qū)域進行分級會出現(xiàn)問題。從技術(shù)上講，該區(qū)域無法進行評估，因為它位于關(guān)鍵區(qū)域之外，即使缺陷非常嚴重。為了減少可能接受的范圍外缺陷，許多最終用戶要求對承壓元件（即閥體和閥蓋）進行100%的RT。這消除了忽略或遺漏關(guān)鍵區(qū)域以外的缺陷的可能性。幾十年來，當需要進行射線檢測時，規(guī)定了嚴格的B16.34驗收標準，盡管該標準最初設(shè)計用于提供鑄件完整性水平，從而可以提高閥門的壓力額定值。其目的絕不是使用標準來評定標準閥門的合格性。當要求RT評估標準服務(wù)應(yīng)用中的閥門時，目前許多最終用戶的政策是逐步降低大多數(shù)缺陷B16.34的驗收水平。例如，不要求收縮缺陷超過二級，而可以指定三級。氫和氫氟酸等苛刻介質(zhì)應(yīng)用需要最高質(zhì)量的鑄件。這些閥門部件的射線照相膠片通常被解釋為更高的驗收標準水平。RT也是評估焊接件的常用檢查方法。它對于發(fā)現(xiàn)焊件中的夾雜物或空隙以及焊縫中的未焊透（焊件和母材之間的未熔合）特別有用。
超聲波檢測（UT）是另一種主要的體積無損檢測技術(shù)。它主要用于檢查鍛造和鍛造部件以及焊接件。工業(yè)超聲檢測過程與醫(yī)學(xué)超聲檢測類似，在檢測人員在屏幕上實時查看結(jié)果時，輕輕移動與待檢測耦合劑涂層區(qū)域接觸的探頭。在某些情況下，UT不適合用于鑄件，因為超聲波束會反射出晶界（鑄件固有的），從而提供一個充滿虛假（非相關(guān)）圖像的屏幕。當需要檢查鍛造閥門部件的內(nèi)部時，UT是明確的選擇。然而，必須注意，不檢查具有尖銳加工角的部件，因為這些部件也可能會給出錯誤的讀數(shù)。基于UT的尺寸單位，通常稱為“D米”，用于確定各種組件的厚度。
磁粉（MT）檢測是一種檢查鐵部件（如碳鋼或馬氏體不銹鋼）表面（或輕微亞表面）的技術(shù)。操作從將鐵粉（通常為紅色）涂敷到待檢查零件的表面開始。然后，通過便攜式磁軛或通過感應(yīng)整個組件的磁化電流，向該區(qū)域施加低壓大電流電荷。磁化后的粉末被吸引到不連續(xù)的地方，例如表面或稍下方的裂縫。MT技術(shù)有時還與射線照相結(jié)合使用，以確認亞表面（體積）缺陷是否非常接近表面。
染色滲透（PT）檢查也用于檢測部件表面的缺陷。與MT測試不同，PT測試可以在任何金屬表面上進行，無論其化學(xué)性質(zhì)如何。PT在發(fā)現(xiàn)表面裂紋或其他不連續(xù)性方面表現(xiàn)出色，包括整體表面光潔度較差。PT檢查首先在部件的預(yù)清潔表面上施加滲透劑。允許滲透劑滲透到任何不連續(xù)處（停留時間），然后仔細清除多余的表面滲透劑。去除所有滲透劑后，在零件上涂上顯影劑。根據(jù)不連續(xù)的形狀和深度，任何問題都會顯示為紅色指示或不同幾何形狀的斑點。通過觀察滲透劑流出的總量，可以確定缺陷深度的大致概念。與UT和RT不同，MT和PT測試技術(shù)可以相對快速地學(xué)習(xí)。這兩種表面缺陷指標測試都是制造過程中質(zhì)量保證的有效方法。
雖然硬度測試在技術(shù)上并不總是一種無損檢測方法，但它與RT、UT、MT和PT的檢測技術(shù)略有不同，因為測試結(jié)果不能直接識別缺陷。相反，它們用于確認組件的機械性能。例如，硬度測試可以確認特定熱處理是否已正確執(zhí)行，例如退火或應(yīng)力消除。有多種類型的硬度計和設(shè)備以及幾種硬度計。閥門行業(yè)最流行的硬度計是洛氏C（RC）和布氏硬度計（BHN）。硬度測試也可用于評估普通碳鋼的強度。已公布的圖表顯示了碳鋼材料硬度和抗拉強度之間的相關(guān)性。然而，這種相關(guān)性不適用于除普通碳鋼以外的任何金屬材料。閥門部件的硬度測試通常在酸性氣體（H2S）環(huán)境中使用的部件上進行。這種服務(wù)中的碳鋼通常限制在RC22最大硬度。
PMI是一種測試方法，使用通常含有放射性同位素的電子設(shè)備來確定組件的近似化學(xué)性質(zhì)或確認材料的可能身份。最流行的技術(shù)是X射線熒光（XRF）。XRF分析儀通過測量受X射線源激發(fā)時試樣發(fā)出的熒光X射線來確定試樣的化學(xué)性質(zhì)。XRF是確認或驗證樣品化學(xué)性質(zhì)的有用工具。然而，當PMI結(jié)果用于覆蓋之前的實驗室分析時，有時會出現(xiàn)沖突。便攜式X射線熒光光譜儀不像現(xiàn)在使用的現(xiàn)代實驗室方法那樣準確，但它非常接近。激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）是一種新的PMI技術(shù)，它比XRF更準確，提供更多的分析能力。便攜式LIBS分析儀甚至可以檢測碳含量并驗證普通碳鋼，而XRF無法做到這一點。第三種PMI技術(shù)是光學(xué)發(fā)射光譜（OES）。OES用電激勵樣本進行讀數(shù)。這項技術(shù)也有點破壞性，因為它會略微熔化樣品的表面。與KIBS一樣，OES可以檢測碳，但與LIBS和XRF不同，不提供易于使用的手持儀器版本。OES通常安裝在一個可以放在大背包或手推車中的大型系統(tǒng)中，但它最適合室內(nèi)應(yīng)用。
當涉及閥門部件的無損檢測時，兩個測試領(lǐng)域最受關(guān)注——鑄件質(zhì)量和焊接質(zhì)量。由于兩者在閥門制造和安裝中都很常見，因此需要額外關(guān)注。最麻煩的鑄造問題是體積問題，可分為兩個方面——與工藝有關(guān)的方面和與性能有關(guān)的方面。雖然工藝缺陷可以作為鑄造廠質(zhì)量文化的標志，但缺陷本身通常不會對組件造成威脅。性能缺陷是另一種情況，應(yīng)該對其進行更多的審查。工藝缺陷可能包括較低水平的收縮（1-3）或夾砂（1-3）。雖然這些在核或氫服務(wù)中使用的閥門中可能很麻煩，但在一般應(yīng)用中通常不是問題。不幸的是，過去許多好的閥門都因工藝缺陷而被丟棄，盡管這種拒收沒有科學(xué)依據(jù)。對鑄件質(zhì)量的許多誤解都源于B16.34的歷史、其關(guān)鍵區(qū)域及其驗收標準。這里有一個重要的注意事項，就是要記住該文件的起源——核閥計劃。由于該文件來源于該項目，幾十年來，行業(yè)一直假設(shè)鑄鋼閥門組件的體積質(zhì)量必須（事實上）與之相當。盡管如此，有些缺陷對任何應(yīng)用來說都是不合適的。其中包括大量的五級，以及較高的收縮和熱裂（收縮到表面）。
焊接通常用于制造閥門，從密封面的堆焊層到承壓部件的連接。NDE通常用于確認這些焊接件的質(zhì)量。良好焊縫的最重要特征之一是填充材料如何與所連接的部件混合。用焊接術(shù)語來說，這稱為熔化和滲透。使用超聲波和射線照相技術(shù)來確認已滿足這些標準。在這兩種技術(shù)中，射線照相在某種程度上更容易確認結(jié)果。使用PT和MT測試方法驗證表面不規(guī)則性，包括未穿透。然而，MT測試協(xié)議只能用于鐵質(zhì)材料。（可以磁化的材料）。兩種方法都可以檢測焊接件中的裂紋，但PT提供了裂紋深度的相對指示。
存在許多無損檢測標準和規(guī)范。閥門無損檢測工作中最常引用的文件是ANSI/ASME B16.34。本文件列出了“特殊等級”閥門的要求，這些閥門符合特定NDE標準，因此可以重新評定為更高的壓力/溫度等級。多年來，這些特殊等級的要求已由要求更高質(zhì)量產(chǎn)品的最終用戶指定。B16.34列出了RT、MT、PT和UT驗收標準。為了提高外包產(chǎn)品和服務(wù)的采購和質(zhì)量，美國石油協(xié)會（API）制定了標準20D，石油和天然氣行業(yè)所用設(shè)備的無損檢測服務(wù)。此文件提供了大量詳細信息和要求，以幫助需要對其閥門部件進行NDE檢查的采購商。只要在制造閥門時使用鑄件、鍛件和焊接，就需要簡單的NDE標準和規(guī)范。此外，在保證所有閥門部件的美觀不僅僅是表面的美觀之前，標準開發(fā)組織將繼續(xù)創(chuàng)建和更新其閥門NDE標準和規(guī)范庫。?關(guān)注公眾號帶你學(xué)習(xí)更多閥門知識
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