壓力容器的無損檢測.doc

無損檢測大作業(yè)題目名稱： 無損檢測 學生姓名： 劉軍發(fā) 院 (系)： 材料10901 專業(yè)班級： 10901 學號（序號）： 13 壓力容器的無損檢測 壓力容器是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中使用最多的高壓容器簡體結(jié)構(gòu)形式之一。由于其制造條件較低、韌性好、脆性破壞的可能性小和安全性較高等優(yōu)點，在國內(nèi)得到大量應(yīng)用，自1958年以來，一直是我國生產(chǎn)高壓容器筒體的一種主要結(jié)構(gòu)形式這種容器的結(jié)構(gòu)是由內(nèi)筒及在其外面包扎的多層層板構(gòu)成，封頭一般采用球形封頭，且一般無人孔。這種容器常用于存儲高壓氫氣或氮氣，一般規(guī)格為$800 minx37 mm(19 mm+6 mmX 3)9 150 mm，工作溫度為常溫。在制造過程中，對其對接焊縫內(nèi)部缺陷選用射線檢測；對焊縫表面缺陷選用磁粉檢測，無法進行磁粉檢測的焊縫應(yīng)選用滲透檢測。定期檢驗中以聲發(fā)射和磁粉檢測為主。帶內(nèi)襯的壓力容器在這里是指內(nèi)襯為非金屬隔熱材料的容器。這類容器由于內(nèi)部有襯里，其內(nèi)表面無法檢測，內(nèi)襯的損壞程度對容器的安全運行至關(guān)重要，一般是決定容器是否大修的最主要因素。內(nèi)襯的損壞及脫落，將使容器金屬直接曝露在高溫下，使強度降低，出現(xiàn)鼓包并迅速氧化，從而導致容器失效破壞。這種容器常用于石油化工行業(yè)中的催化劑再生作業(yè)，一般規(guī)格為6 700 mm$8 900 mm24 mm30 rnrn35 150 mm，工作溫度為120180。這類容器在制造中除對所有對接焊縫應(yīng)進行射線檢測外，部分焊縫應(yīng)進行超聲檢測抽查；對于焊縫表面缺陷則選用磁粉檢測，無法進行磁粉檢測的焊縫應(yīng)選用滲透檢測。這類容器在使用中容易產(chǎn)生內(nèi)部襯里損壞，必須在線監(jiān)測，主要采用紅外熱成像技術(shù)檢測內(nèi)襯的完好性。在定期檢驗時，焊縫外表面選用磁粉檢測，角焊縫選用滲透檢測；焊縫內(nèi)表面及內(nèi)襯掛釘角焊縫的開裂情況可采用超聲檢測。 原材料的無損檢測與非金屬壓力容器配套的承壓金屬材料質(zhì)量按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程和相關(guān)標準要求進行檢測。非金屬壓力容器用材料的質(zhì)量及規(guī)格應(yīng)符合相應(yīng)的國家和行業(yè)標準的規(guī)定。材料制造單位應(yīng)按相應(yīng)安全技術(shù)規(guī)范和標準的規(guī)定向用戶提供質(zhì)量證明書，并在材料或材料的包裝上明顯部位作出清晰、牢固的，至少包括材料制造的標準代號、材料牌號及規(guī)格、批號、材料生產(chǎn)單位名稱及檢驗印鑒的標志。材料質(zhì)量證明書的內(nèi)容必須齊全、清晰，并加蓋材料制造單位的質(zhì)量檢驗章。原材料的檢測主要是目視檢測和材料產(chǎn)品說明書和證明文件的復查，必要時輔以化學和物理測試，如樹脂含量、材料性能、不可溶組分的測定，用于換熱器受壓元件的石墨材料，有時需復驗熱導率、電阻率、膨脹系數(shù)和滲透性等。射線、超聲、磁粉和滲透等金屬壓力容器無損檢測技術(shù)通常并不適用。11 制造過程中的無損檢測技術(shù)目視檢測非金屬壓力容器的目視檢測主要有如下內(nèi)容：(1)石墨制壓力容器 石墨件表面有無分層、碎片和裂紋等。 石墨粘接縫的膠泥是否完好。(2)玻璃鋼制壓力容器 容器角接、搭接及簡體與封頭的內(nèi)粘接縫膠料是否飽滿，有否脫膠、膠層起皮及粘接縫裸露，粘接基面法蘭有否角裂、起皮、分層、破損等質(zhì)量缺陷。 人孔、檢查孔、接管法蘭及其內(nèi)補強結(jié)構(gòu)區(qū)有無破損、起皮、分層和翹邊等缺陷。 容器本體、內(nèi)支撐架及內(nèi)件聯(lián)結(jié)是否牢固，聯(lián)結(jié)受力區(qū)有無裂紋和破損等質(zhì)量缺陷。 容器內(nèi)表面應(yīng)光滑平整，無雜質(zhì)、纖維裸露、裂紋和明顯劃痕。 容器內(nèi)表面有無變色、龜裂、樹脂粉化和纖維失強等化學腐蝕缺陷。 容器內(nèi)表面有否破損、裂紋、銀紋等力學腐蝕缺陷。 容器內(nèi)表面有無溶脹、分層和鼓泡等浸滲腐蝕缺陷。(3)全塑料制壓力容器 其本體、接口部位、焊接接頭及內(nèi)壁等老化程度、變形和泄漏等。安全附件檢查。 支承或支座的損壞、傾斜、開裂和緊固螺栓的完好情況。 運行的穩(wěn)定情況。 111 制造工藝及容易產(chǎn)生的缺陷多層包扎容器一般是由多個筒節(jié)組對焊接而成的筒體，每個筒節(jié)由內(nèi)筒及在其外面層層包扎的多層層板構(gòu)成，封頭一般采用單層球形封頭。首先進行的是筒節(jié)的內(nèi)筒焊接，完成后進行第一層層板的包扎和焊接，再進行第二層層板的包扎和焊接，直至所有層板包扎焊接完畢，即完成了一個筒節(jié)的制造。所有筒節(jié)制造完成后進行組對焊接，最后與封頭組對焊接2。制造過程中容易出現(xiàn)的缺陷有夾渣、氣孔、未焊透、未熔合及裂紋等焊接缺陷。這類容器的材質(zhì)通常為16MnR，對焊縫內(nèi)部缺陷一般采用射線或者聲檢測，對焊縫表面缺陷采用磁粉或滲透檢測。1_12 制造過程中的射線和超聲檢測GB 15O一1998鋼制壓力容器規(guī)定，多層包扎壓力容器的內(nèi)筒鋼板應(yīng)進行100 超聲檢測，檢測方法和質(zhì)量標準按JB 4730-1994(壓力容器無損檢測要求進行，鋼板質(zhì)量等級應(yīng)不低于級。超聲檢測時，若板厚 20 mm，應(yīng)選用晶片面積150 nllTl2的5 MHz縱波雙晶直探頭和階梯標準試塊；若板厚為20250 lain，應(yīng)選用 1425 lain或晶片面積42oo lain 的25 MHz縱波單晶直探頭和 5 lain平底孔標準試塊。GB 150標準規(guī)定，多層包扎壓力容器內(nèi)筒的A類焊接接頭進行100 射線檢測；另外，由于多層包扎壓力容器屬于第三類壓力容器，根據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，第三類壓力容器的對接接頭必須進行100 射線檢測，因此多層包扎壓力容器對接環(huán)焊縫應(yīng)進行100 射線檢測；檢測按JB 4730標準要求進行，射線照相質(zhì)量等級應(yīng)不低于AB級，焊縫缺陷等級不低于級為合格。射線檢測時首先考慮的是透照方式的選擇，對于縱焊縫選擇單壁透照，對于環(huán)焊縫選擇中心透照，最后一道筒體與封頭的對接焊縫采用環(huán)縫外透照方式。其次是射線能量與曝光量的選擇，射線能量應(yīng)在X射線能穿透的情況下選擇較低能量，且曝光量應(yīng) 15 mA min(焦距700 mm)。然后是焦距的選擇，確定焦距時最小焦距 10 db (單位為mm，d為有效焦點尺寸，b為射線源側(cè)工件表面至膠片的距離)。再次是散射線的控制，尤其是環(huán)縫外透和縱縫透照時，必須做好背散射的防護和檢查。最后是暗室處理，嚴格控制好顯、定影液的溫度、濃度和處理時間，確保底片黑度與灰霧度達到要求。113 制造過程中的表面檢測GB 1 50標準規(guī)定，若層板材料標準抗拉強度下限值Orb540 MPa，層板的C類焊接接頭應(yīng)進行100 表面檢測；檢測方法和質(zhì)量標準按JB 47301994要求進行，缺陷等級I級為合格。另外，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，對有無損檢測要求的角接接頭，應(yīng)進行100 表面檢測。磁粉檢測主要是檢測焊縫的表面缺陷。檢測前，首先應(yīng)檢查所配制的磁懸液濃度是否合適，如磁懸液濃度太高，易產(chǎn)生偽磁痕，磁懸液濃度太低，靈敏度會降低；其次要檢查磁軛的提升力是否達到標準要求。現(xiàn)場檢測時，必須采用標準試片對檢測系統(tǒng)的綜合靈敏度進行檢查，只有綜合靈敏度符合標準要求時才能作業(yè)。使用交叉磁軛時，要注意四個磁極端面與檢測面之間盡量貼合，最大間隙1-5 lain，連續(xù)拖動檢測時，檢測速度應(yīng)盡量均勻，一般4 mmin。另外，被檢焊縫及兩側(cè)磁軛所接觸到的表面應(yīng)打磨到露出金屬光澤，不得有油脂、鐵銹、氧化皮或其它粘附磁粉的物質(zhì)。滲透檢測主要是用于磁粉檢測無法進行的部位或非鐵磁性材料的焊接接頭表面缺陷，如小直徑接管的角焊縫等位置或奧氏體不銹鋼焊接接頭等。滲透檢測一般采用溶劑去除型滲透劑。滲透探傷時，首先應(yīng)注意環(huán)境溫度，如溫度不在1O5O ，必須采用非標準溫度檢測方法。其次被檢表面不得有影響檢測結(jié)果的鐵銹、氧化皮、焊接飛濺及各種防護層。然后是要有足夠的滲透時間，一般 10 min。再次是去除時一要防止過清洗，二要在擦拭多余滲透劑時只能保持一個方向。最后是顯像劑噴涂一定要均勻且薄，觀察顯像要在顯像劑施加后的760 rnjn進行。12 定期檢驗中的無損檢測技術(shù)121 容器使用中的特點和容易產(chǎn)生的缺陷這類容器在使用中主要用來存儲氫氣和氮氣，這些介質(zhì)的進出將造成壓力的波動，形成載荷的疲勞作用。由于介質(zhì)無腐蝕作用，因此使用中容易出現(xiàn)的缺陷主要是裂紋。為確保壓力容器的安全行，根據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，在用壓力容器在6a(年)內(nèi)應(yīng)停車定期檢驗。在用定期檢驗以宏觀檢驗和壁厚測定為主，還包括磁粉、滲透、射線、超聲和聲發(fā)射等無損檢測手段。對于多層包扎容器，尤其是沒有人孔時，因為無法從內(nèi)表面進行檢測，且除最外層的層板外，其余各層的縱焊縫均被包扎，常規(guī)的無損檢測方法無法對其進行全面檢驗，聲發(fā)射是非常合適的一種檢測手段。122 聲發(fā)射檢測聲發(fā)射檢測是在容器受載過程中進行動態(tài)整體檢測的一種技術(shù)。采用聲發(fā)射檢測時，由于層板間會產(chǎn)生一定的摩擦信號，故應(yīng)進行至少兩次升壓和多次保壓的加載方法l1。首先，根據(jù)被檢對象的尺寸規(guī)格及受力分布情況，確定聲發(fā)射探頭布置陣列。由其結(jié)構(gòu)特點可知環(huán)焊縫是受力最薄弱的部位，因而也是檢測的重點，探頭應(yīng)沿環(huán)焊縫布置。探頭之間的間距可通過衰減試驗和現(xiàn)場背景噪聲來確定，衰減試驗時信號激勵部位最好選在開有手孔的封頭一端的內(nèi)表面，這樣能確定內(nèi)部聲發(fā)射信號的實際傳播距離。其次，設(shè)定聲發(fā)射檢測參數(shù)和探頭靈敏度，參數(shù)大小應(yīng)根材質(zhì)的聲發(fā)射特性和現(xiàn)場噪聲來設(shè)定。探頭靈敏度標定是檢測的一個重要環(huán)節(jié)，一般采用 05 mm的HB鉛心折斷作為聲發(fā)射信號，所有探頭的靈敏度分貝值差應(yīng)O K的物體將產(chǎn)生紅外輻射的原理進行檢測的一種技術(shù)，物體發(fā)射的紅外線被紅外熱像儀接收并轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)計算機處理，最后顯示出被測物體任何一點的溫度，最終的顯示結(jié)果為一幅物體溫度場分布的圖形。由于內(nèi)襯的損壞，高溫直接傳遞到容器器壁上，器壁溫度將明顯上升，造成外壁表面溫度場的不同分布，故可根據(jù)外表面溫度場的分布情況來判斷內(nèi)部襯里工作狀態(tài)。檢測前應(yīng)根據(jù)容器的現(xiàn)場地理位置，從不同方向及不同距離對容器進行全面測試，每個方向最好用測距儀和經(jīng)緯儀測出被測部位的定位指示十字標中心的空間坐標。測試部位的空間坐標定位是紅外定量診斷分析的一個重要基礎(chǔ)。檢測前熱像儀應(yīng)用黑體爐進行標定，現(xiàn)場檢測時對于難檢測部位、可疑部位和精度要求較高部位還應(yīng)使用紅外點溫儀及接觸式點溫儀對測試結(jié)果進行互相校正，測試結(jié)果的溫度值誤差應(yīng) 士10C且 9O 引。紅外診斷分析首先是容器表面溫度場總體分析，在所采集的熱像圖中選取一些具有代表性的點進行診斷，找出表面溫度最高點的位置及溫度值大小，同時其它超溫區(qū)也應(yīng)進行標識。表面大部分溫度在工作溫度以下則說明大部分襯里工作正常。其次是襯里損傷診斷，在溫度場總體分析的結(jié)果中選出局部超溫的部位，確定其中心位置高度、方位、最高溫度值及損傷面積。最后是根據(jù)損傷部位面積、溫度分布走向和溫度分布梯度等特征來判斷損傷類型，損傷類型一般有脫落、裂紋、鼓包、減薄損傷和其他損傷。另外，紅外檢測的趨勢分析也是非常有意義的。由于紅外檢測采用的是計算機檢測分析，其所有檢測數(shù)據(jù)均采用計算機處理并可建立檢測數(shù)據(jù)庫。因此，在多次定期檢測和診斷分析的基礎(chǔ)上，可建立反映同一臺設(shè)備在不同時期、同一區(qū)域的溫度場變化趨勢走向與時間順序相關(guān)聯(lián)的曲線圖，預(yù)測內(nèi)襯的損傷程度趨勢，確定容器的安全狀態(tài)。223 容器使用過程中焊縫檢測存在的問題在帶內(nèi)襯容器運行期間對其本體焊縫及內(nèi)表面內(nèi)襯掛釘角焊縫開裂情況的檢測目前還很困難，但國內(nèi)已開始開展高溫超聲檢測技術(shù)研究，有望解決部分問題。23 定期檢驗時的無損檢測技術(shù)根據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程和在用壓力容器檢驗規(guī)程，在用壓力容器36 a應(yīng)停車定期檢驗。對于帶內(nèi)襯容器，定期檢驗時以宏觀檢驗和壁厚測定為主，由于內(nèi)襯的覆蓋，該類容器的內(nèi)表面無法檢測，因此必須采用超聲局部抽查法檢測焊縫內(nèi)表面開裂情況。此外，對焊縫外表面采用表面檢測。231 定期檢驗時的超聲檢測在停車期間，由于內(nèi)表面有內(nèi)襯，對本體焊縫及內(nèi)表面內(nèi)襯掛釘角焊縫開裂情況，可在外部進行超聲檢測。超聲檢測前要將被檢部位表面的防護層打磨平整，確保探頭耦合良好。儀器掃描調(diào)整時，最好采用1：1深度定標，另外探頭的晶片尺寸不要太大(約13 mmX13 mm)，K值為1525，前沿盡量短，最好在10 mm左右。檢測過程中最好采用一次波探測缺陷，如用二次波探測到缺陷，則必須從另外一側(cè)進行仔細的復核，尤其是水平和深度位置。檢測后要注意缺陷分布位置的準確記錄。232 定期檢驗時的表面檢測對于容器焊縫外表面的缺陷，由于該類容器材質(zhì)一般為鐵磁性，故應(yīng)采用磁粉檢測，因為磁粉檢測的靈敏度要高于滲透檢測，對于小接管或支撐的角焊縫等不適于用磁粉檢測的部位采用滲透檢測。表面檢測的部位為所有焊接接頭的外表面和工卡具拆除的焊跡表面。由經(jīng)驗知，該容器易出現(xiàn)表面應(yīng)力腐蝕裂紋的部位主要是容器本體對接焊縫、熱影響區(qū)和掛釘焊縫熱影響區(qū)，尤以內(nèi)表面最為嚴重。因此，如條件許可，可適當拆除少部分內(nèi)襯，用磁粉檢材顛簸時傳感器陣列中的各個繞組將同時增大或縮小與管材間的距離，傳感器陣列與管材接觸面成一定的形狀，將能保證顛簸時各繞組磁阻有基本相同的變化，所以由顛簸在各繞組產(chǎn)生的電動勢將基本相同，且沒有時差。若將兩個相間的繞組同名端連接在一起，其輸出電動勢將是兩個繞組電動勢的疊加。由缺陷引起的電動勢由于時差原因，將分時輸出兩個相位不同的脈沖信號。若是顛簸產(chǎn)生的電動勢，因沒有時差且兩個電動勢大小基本相同但相位相反，所以將使輸出接近為零。陣列繞組形成的兩組輸出，分別接入兩個前置放大器，將獲得的信號放大。放大后的信號送入由運算放大器組成的減法器。若兩組信號相位相同，輸出將是它們的差值。對于顛簸產(chǎn)生的電動勢，利用兩個繞組反相疊加后雖然已接近零，但由于各種原因使其不可能真正為零。這兩組輸出信號放大后，經(jīng)減法器再次反相疊加，會使由顛簸產(chǎn)生的輸出電