特種設備檢驗檢測新技術相關知識-課件

特種設備檢驗檢測新技術相關知識1ppt課件一. 基于風險的檢測(RBI)

二. 衍射時差法超聲檢測（TOFD）

三. 相控陣檢測

四. 聲發(fā)射檢測（AE）授課內(nèi)容2ppt課件1. RBI技術概述危險與風險危險：可能產(chǎn)生潛在損失(損傷)的征兆，客觀存在，無法改變風險：危險事件發(fā)生的概率 一定程度上可以隨危險一旦出現(xiàn)的后果嚴重程度與損失大小 著人的意志而改變

社會與環(huán)境企業(yè)自身3ppt課件基于風險檢測(Risk-BasedInspectionRBI)理念：安全性＋經(jīng)濟性原理：失效可能性×失效后果 風險排序關鍵：優(yōu)化檢驗策略目的：本質(zhì)安全＋節(jié)約成本W(wǎng)HAT： 要檢查何種類型的缺陷？WHERE：何處去尋找缺陷？缺陷的位置/可接近性？HOW： 能發(fā)現(xiàn)缺陷的最佳技術？破壞形式(減薄，裂紋等)WHEN： 從風險級別和經(jīng)濟性平衡角度確定最佳檢驗時間？避免檢驗不足與檢驗無效過度檢驗4ppt課件RBI風險矩陣失效概率5ⅢⅢⅢⅣⅣ4ⅡⅡⅢⅢⅣ3ⅠⅠⅡⅢⅣ2ⅠⅠⅡⅡⅢ1ⅠⅠⅡⅡⅢ

ABCDE失效后果設備風險等級表等級風險區(qū)采取的對策Ⅰ低風險區(qū)酌情減少檢查保養(yǎng)Ⅱ中風險區(qū)應進行定期保養(yǎng)及檢驗Ⅲ次高風險區(qū)進行在線監(jiān)測和無損檢測(縮短檢驗周期)Ⅳ高風險區(qū)重點加強管理，進行整改，徹底消除事故隱患風險矩陣5ppt課件RBI過程示意圖檢驗計劃風險評估ABCDE12435風險矩陣6ppt課件 RBI的意義避免傳統(tǒng)檢驗的某些不足、確保本質(zhì)安全

不清楚特種設備失效模式，失效機理 檢驗不足 盲目追求“全面” 不清楚失效發(fā)生的可能部位 檢驗無效 過度檢查

裝置、設備的重要度劃分考慮因素較少

重點不突出

檢驗周期確定依據(jù)不足

過頻或過長或7ppt課件RBI與傳統(tǒng)方法的區(qū)別傳統(tǒng)檢測計劃RBI檢測計劃檢測活動進行的程度潛在的危害風險不可檢測出的風險采用RBI進行風險管理人為錯誤自然災害外部事件人為破壞檢測能力限制設計錯誤物料本身風險8ppt課件80%的損失是由20%的設備引起的

風險系數(shù)不是越小是好，安全與經(jīng)濟的統(tǒng)一“二八”理論模型9ppt課件風險演化與壽命關系壽命風險如果進行風險管理浴盆曲線10ppt課件2. API581簡介API581于2000年5月出版，文件由正文和附錄組成

正文的主要內(nèi)容介紹

RBI的基本概念 風險分析 重要度風險 可靠性分析 檢測程序 工廠基礎標準數(shù)據(jù)表等11ppt課件附錄的主要內(nèi)容:附錄ARBI定性分析工作手冊附錄BRBI半定量分析工作手冊附錄CRBI定量分析工作手冊附錄D管理系統(tǒng)評價工作手冊附錄EOSHA1910和EPA危險化學品表附錄FAPI和ASTM的RBI比較12ppt課件附錄G 腐蝕減薄模式(其中包括HCL，高溫硫和環(huán)烷酸，高溫H2S/H2，H2SO4，HF，酸性水，胺，高溫氧的各種腐蝕數(shù)據(jù)和判據(jù))附錄H 應力腐蝕裂紋模式(其中包括以下應力腐蝕裂紋的數(shù)據(jù)表和判據(jù)：堿，胺，硫化物，HIC/SOHIC-H2S，炭酸，連多硫酸，HSC-HF，HIC/SOHIC-HF附錄I 高溫氫腐蝕模式附錄J 爐管模式附錄K 材料疲勞(僅管線)模式附錄L 脆斷模式附錄M 設備襯里模式附錄N 外部損壞模式13ppt課件2.1API581與其它規(guī)范的關系API581提供基于風險分析檢測計劃程序，有關檢測的實施仍需參照其它的API規(guī)范，例如：API750過程危害性管理API510壓力容器檢測、評級、修理和變更規(guī)范API570在役壓力管道檢測、修理、變更和維護規(guī)范API653儲罐檢測、修理、變更與重建規(guī)范API530石化煉油廠計算熱交換管壁厚的實例API581分為定性分析、半定量與定量分析定性分析主要適用于較大范圍的評估，如工廠、裝置區(qū)。定量分析主要適用于特定設備的評估，主要項目包含有塔器、儲罐、轉(zhuǎn)動機械與管線。API581注重評估因腐蝕所造成穿透泄漏等危害風險。14ppt課件API750API510API570API653評估損壞的危險性和剩余壽命執(zhí)行的文件供研究參考文件API-BRD581RISKBASEDINSPECTION執(zhí)行的文件MPCFITNESSFORSERVICERBI文件APIRP579APIRP580目前15ppt課件2.2RBI分析層次定性 半定量 定量高詳細技術分析程度低數(shù)據(jù)資料收集失效后果失效可能性減低風險檢驗計劃制訂風險等級確定重新評估風險評估RBI計劃編制方法16ppt課件2.3風險評估的執(zhí)行步驟

分類工藝設備定性分析定量分析設備類型可靠度PlotPlansPFD/P&ID失效概率損壞后果等級失效概率健康后果等級可燃性風險毒性泄放風險環(huán)境污染風險生產(chǎn)中斷風險(兩者中最壞情況)半定量分析或火災爆炸風險毒性外泄風險17ppt課件2.4定性RBI分析－依據(jù)APIRP580Risk-BasedInspection－風險的意義：Risk＝Frequency×Consequence 風險＝(概率)×(后果)概率分析(六項系數(shù))設備系數(shù)損壞系數(shù)檢測系數(shù)維修狀況系數(shù)工藝系數(shù)機械設計系數(shù)后果分析損壞后果或健康后果(六項系數(shù))(四項系數(shù))化學物質(zhì)系數(shù)毒性量系數(shù)物質(zhì)存量系數(shù)擴散性系數(shù)狀態(tài)系數(shù)保護系數(shù)自燃系數(shù)人口系數(shù)

保護系數(shù)壓力系數(shù)18ppt課件

定性RBI分析——失效概率系數(shù)構成設備系數(shù)EquipmentFactor損壞系數(shù)DamageFactor檢測系數(shù)InspectionFactor++維修狀況系數(shù)ConditionFactor工藝系數(shù)ProcessFactor機械設計系數(shù)MechanicalDesignFactor+++19ppt課件定性RBI分析——損壞后果系數(shù)構成化學物質(zhì)系數(shù)ChemicalFactor物質(zhì)存量系數(shù)QuantityFactor狀態(tài)系數(shù)StateFactor++自燃系數(shù)Auto-IgnitionFactor壓力系數(shù)PressureFactor保護系數(shù)CreditFactor+++20ppt課件定性RBI分析——健康后果系數(shù)構成毒性量系數(shù)ToxicQuantityFactor++保護系數(shù)CreditFactor+擴散性系數(shù)DispersibilityFactor人口系數(shù)PopulationFactor21ppt課件定性RBI分析——失效概率等級劃分失效概率系數(shù)構成：設備系數(shù)＋損壞系數(shù)＋檢測系數(shù)＋維修狀況系數(shù)＋工藝系數(shù)＋機械設計系數(shù)失效概率等級失效概率系數(shù)失效概率等級0～15116～25226～35336～50451～75522ppt課件定性RBI分析——后果等級劃分──后果等級由損壞后果等級和健康后果等級較高的確定損壞后果系數(shù)構成：化學物質(zhì)系數(shù)＋物質(zhì)存量系數(shù)＋狀態(tài)系數(shù)＋自燃系數(shù)＋保護系數(shù)＋壓力系數(shù)＋損壞可能系數(shù)健康后果系數(shù)構成：毒性量系數(shù)＋擴散性系數(shù)＋保護系數(shù)＋人口系數(shù)健康后果等級損壞后果等級健康后果系數(shù)健康后果等級＜10A10～19B20～29C30～39D>40E損壞后果系數(shù)損壞后果等級0～19A20～34B35～49C50～70D>70E23ppt課件定性RBI分析——風險矩陣風險增加ABCDE12345失效慨率

失效后果24ppt課件

損傷機理

加氫裂化裝置腐蝕減薄

——酸性水腐蝕、鍋爐水腐蝕、冷卻水腐蝕、鹽酸腐蝕、高溫H2S/H2腐蝕、高溫硫及環(huán)烷酸腐蝕應力腐蝕開裂

——HIC/SOHIC、碳酸鹽SCC、硫化物SCC、胺SCC、PTA連多硫酸SCC ——SCC敏感性為“高”和“中”的設備和管道主要集中在101工段(加氫裂化系統(tǒng))、301(脫丁烷/己烷系統(tǒng))和401(酸性氣處理系統(tǒng))工段外部腐蝕

——大氣腐蝕和保溫層下腐蝕

——外部腐蝕比較嚴重的管道主要集中在201工段(新氫系統(tǒng))和302工段(分餾系統(tǒng))高溫氫腐蝕

——101工段(加氫裂化系統(tǒng))中的4臺換熱器和3條管道

——P-059的氫腐蝕敏感性為“高”，表明該管道發(fā)生氫腐蝕損傷的可能性相對較大。P-059氫腐蝕敏感性高的主要原因是該管道材質(zhì)為A-106B，屬一般碳素鋼，操作條件下不能抗氫腐蝕。25ppt課件3.3已完成10套裝置損傷機理表茂名乙烯裂解裝置損傷機理分布26ppt課件茂名加氫裂化裝置損傷機理分布27ppt課件廣州石化加氫精制裝置(2B)損傷機理分布28ppt課件《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定

7.8基于風險的檢驗（RBI）7.8.1應用條件使用滿足以下條件的大型成套裝置的使用單位，可以向國家安全監(jiān)察機構提出應用基于風險的檢驗技術申請：（1）具有完善的管理體系和較高的管理水平；（2）建立健全應對各種突發(fā)情況的應急預案，并且定期進行演練；（3）壓力容器、壓力管道等設備運行良好，能夠按照有關規(guī)定進行檢驗和維護；（4）生產(chǎn)裝置及重要設備資料齊全、完整；（5）工藝操作穩(wěn)定；（6）生產(chǎn)裝置采用數(shù)字集散控制系統(tǒng)，并且有可靠的安全聯(lián)鎖保護系統(tǒng)。29ppt課件7.8.3檢驗周期確定（1）參照《壓力容器定期檢驗規(guī)則》的規(guī)定，確定壓力容器的安全狀況等級和檢驗周期，可根據(jù)壓力容器風險水平延長或者縮短，但最長不得超過9年。（2）以壓力容器的剩余壽命為依據(jù)，檢驗周期最長不超過壓力容器剩余壽命的的一半，并且不得超過9年。

30ppt課件二、衍射時差法超聲檢測技術（TOFD）PE的特點TOFDTOFD工作原理TOFD在焊縫檢測中的應用TOFD技術優(yōu)缺點31ppt課件A型脈沖反射式超聲檢測（PE）利用聲波：挑西瓜超聲波：大于20000Hz32ppt課件PE檢測的特點比較大小，當量，波高相當?shù)牧?。?×6+9dB，φ2×40－4dB，33ppt課件PE檢測的特點超聲波遇到界面有反射、折射衍射現(xiàn)象，就像光線。焊縫檢測一般用橫波斜探頭，既做發(fā)射又做接受。缺陷的當量大小與超聲波聲束與缺陷的方向（夾角）關系很大，垂直時當量最大。34ppt課件衍射時差技術首先應用上世紀60年代的英國核工業(yè)領域，作為一種精確的缺陷定量定位技術很快廣泛應用于其它無損檢測領域，如石化、鍋爐壓力容器、電力、長輸管線等。目前，TOFD技術已經(jīng)得到ASTME2373-04，ASMEVIIICode2235，CENENV583-6(2000)，BS7706(1993)等標準的認可。國內(nèi)于2001年首先成功引入TOFD技術，用于國家重點工程-西氣東輸項目。TOFD技術背景35ppt課件什么是TOFD?TOFD-衍射時差法超聲檢測技術：TOFD采用一發(fā)一收兩個探頭產(chǎn)生非聚焦的縱波，從待檢工件內(nèi)部結構（主要是指缺陷）的“端角”和“端點”處得到的衍射能量，用于缺陷的檢測、定量和定位。36ppt課件衍射現(xiàn)象

缺陷衍射波衍射波入射波反射波基于惠更斯原理衍射波向各個方向傳播衍射能量低衍射方向不取決于入射角37ppt課件探頭架38ppt課件39ppt課件波束擴散模擬600

縱波探頭6mm圓晶片在碳鋼中進行波束模擬40ppt課件60°5MHz6mm波束模擬41ppt課件TOFD:典型的設置發(fā)射探頭接收探頭直通波上端點下端點底面反射信號42ppt課件相位變化上端點下端點直通波LW底面反射波BW+-+-需要不檢波的A掃來顯示相位的變化43ppt課件傳播時間發(fā)射探頭接收探頭SSdLWBWt0t0始脈沖t44ppt課件TOFD深度計算公式

45ppt課件A掃信號－灰度圖為了便于缺陷判讀，通常TOFD采用灰度圖顯示46ppt課件典型的TOFD圖像47ppt課件上表面開口缺陷48ppt課件下表面開口缺陷49ppt課件內(nèi)部埋藏缺陷50ppt課件TOFD技術優(yōu)越性缺陷定量定位精度高，可檢出焊縫中任意走向的缺陷；可以識別向表面延伸的缺陷；檢測速度快，缺陷定量、定位精度高。根據(jù)TOFD可進行ECA分析（壽命評估）；采用TOFD和脈沖回波相結合，可以實現(xiàn)100%焊縫覆蓋。51ppt課件TOFD技術局限性在被檢工件上、下表面存在盲區(qū)對“噪聲”敏感夸大了一些良性的缺陷,如氣孔,冷夾層,內(nèi)部未熔合。TOFD一維掃查不能確定缺陷在焊縫水平方向的位置。52ppt課件《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》

無損檢測方法選擇（1）壓力容器的對接焊接接頭應當采用射線檢測或超聲檢測，超聲檢測包括衍射時差法超聲檢測（TOFD）、可記錄的脈沖反射法超聲檢測和不可記錄的脈沖反射法超聲檢測；當采用不可記錄的脈沖反射法超聲檢測時，應當采用射線檢測或者衍射時差法超聲檢測做為附加局部檢測；（2）有色金屬制壓力容器對接接頭應當盡量采用X射線檢測；（3）焊接接頭的表面裂紋應當優(yōu)先采用表面檢測；（4）鐵磁性材料制壓力容器焊接接頭的表面檢測應當優(yōu)先采用磁粉檢測。53ppt課件國內(nèi)TOFD標準NBT47013.10-2010(JBT4730.10)承壓設備無損檢測第10部分：衍射時差法超聲檢測.pdf54ppt課件55ppt課件超聲相控陣技術背景超聲相控陣工作原理超聲相控陣在無損檢測中的應用超聲相控陣技術的優(yōu)點三、超聲相控陣技術56ppt課件超聲相控陣技術最早應用于軍用雷達?，F(xiàn)在醫(yī)院里采用的B超也是基于相控陣技術。加拿大OlympusNDT公司（即以前的R/DTech）最早將相控陣技術引入到工業(yè)無損檢測領域。目前在世界范圍內(nèi)有超過1000臺超聲相控陣系統(tǒng)正應用于不同無損檢測領域，包括電廠、石化、航空航天、工業(yè)在線、鍋爐壓力容器、長輸管線等。國內(nèi)于2001年首先引入相控陣系統(tǒng)-PipeWIZARD全自動超聲檢測系統(tǒng)，成功應用于國家重點工程-西氣東輸。超聲相控陣技術背景57ppt課件超聲相控陣定義

通過軟件可以單獨控制相控陣探頭中每個晶片的激發(fā)時間，從而控制產(chǎn)生波束的角度、聚焦位置和焦點尺寸。

58ppt課件相控陣探頭類型

線形陣1維線形陣2維矩形陣59ppt課件相控陣探頭類型

圓形陣1維環(huán)形陣2維扇形陣60ppt課件相控陣探頭設計參數(shù)

相控陣探頭晶片由復合材料制成，比常規(guī)壓電陶瓷材料探頭的信噪比高10-30dB。將復合材料用機械方法切割成若干個小晶片，每個晶片都可以單獨激發(fā)。61ppt課件波束形成

每一個晶片的激發(fā)時間可以單獨控制，產(chǎn)生的球面波在傳播過程中波前相互疊加。如果所有晶片的激發(fā)時間都相同，形成的波陣面為縱波。62ppt課件電子掃查探頭不作任何機械移動，而波束沿晶片陣列方向作電子掃查。通過對激活晶片組進行多路延時，使波束產(chǎn)生移動。掃查寬度局限于:陣列中晶片的數(shù)量采集系統(tǒng)支持的通道數(shù)量63ppt課件波束偏轉(zhuǎn)

波束偏轉(zhuǎn)是通過軟件控制每一個晶片激發(fā)的延時使波陣面沿特定角度傳播來實現(xiàn)的。DirectionofenergyDirectionofenergy64ppt課件波束聚焦

波束聚焦是通過軟件控制每一個晶片的觸發(fā)時間使波前在指定的位置進行疊加實現(xiàn)的。焦點尺寸取決于所用晶片的大小和數(shù)量。FocussedtocrossatthispointFocussedtocrossatthispoint65ppt課件相控陣三維視圖IndexaxisScanaxisVC-SIDE(B)VIEWUsoundaxisIndexaxisUsoundaxisVC-END(D)VIEWScanaxisVC-TOP(C)VIEWIndexaxisScanaxis66ppt課件超聲相控陣技術典型應用67ppt課件焊縫檢測-扇形掃查

68ppt課件全自動超聲相控陣焊縫檢測69ppt課件T型焊縫掃查70ppt課件厚壁壓力容器焊縫檢測71ppt課件插管焊縫檢測72ppt課件渦輪燕尾槽/轉(zhuǎn)子檢測73ppt課件相控陣技術優(yōu)勢實時彩色成像，包括A/B/C/D和S-掃描，便于缺陷判讀；相控陣技術可以實現(xiàn)線性掃查、扇形掃查和動態(tài)深度聚焦，從而同時具備寬波束和多焦點的特性，因此檢測速度可以更快；相控陣具有更高的檢測靈活性，可以實現(xiàn)其它常規(guī)檢測技術所不能實現(xiàn)的功能，如對復雜工件的檢測；容易檢出各種走向、不同位置的缺陷，缺陷檢出率高，定量、定位精度高；掃查裝置簡單，便于操作和維護；檢測結果受人為因素影響小，數(shù)據(jù)便于存儲，管理和調(diào)用

。74ppt課件四聲發(fā)射檢測聲發(fā)射檢測發(fā)展史聲發(fā)射檢測原理聲發(fā)射在無損檢測中的應用聲發(fā)射技術的優(yōu)缺點75ppt課件聲發(fā)射檢測發(fā)展史50年代:德國人Kaiser發(fā)現(xiàn)Kaiser效應50-70年代:實驗室階段70-80年代工程應用90-本世紀初:迅速發(fā)展、廣泛應用76ppt課件聲發(fā)射檢測原理材料在塑性變形或損傷破壞過程中釋放應變能/產(chǎn)生應力波——聲發(fā)射（AE）AE源信號包括：裂紋、腐蝕、分層/脫粘、泄漏。。。。。。傳感器接收AE信號，通過系統(tǒng)進行信號處理、分析進行缺陷分析和無損檢測

(fromASTME610-82)StressAESystem77ppt課件聲發(fā)射檢測機理

聲發(fā)射(AcousticEmission簡稱AE)又稱應力波發(fā)射，是材料或零部件受力作用產(chǎn)生變形、斷裂，或內(nèi)部應力超過屈服極限s而進入不可逆的塑性變形階段，以瞬態(tài)彈性波形式釋放應變能的現(xiàn)象。在外部條件作用下，固體（材料或零部件）的缺陷或潛在缺陷改變狀態(tài)而自動發(fā)出瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象亦為聲發(fā)射。78ppt課件聲發(fā)射檢測機理

聲發(fā)射波的頻率范圍很寬，從次聲波、聲波直到超聲波。它的幅度動態(tài)范圍亦很廣，從微弱的位錯運動直到強烈的地震波。然而，聲發(fā)射作為無損檢測與無損評價手段，則是采用高靈敏度傳感器，在材料或構件受外力的作用，且又遠在其達到破損以前，接收來自這些缺陷與損傷開始出現(xiàn)或擴展時所發(fā)射的聲發(fā)射信號，通過對這些信號的分析、處理來檢測、評估材料或構件缺陷、損傷等內(nèi)部特征。79ppt課件系統(tǒng)組成系統(tǒng)應包含DSP處理器系