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特種設(shè)備無損檢測新技術(shù)應(yīng)用摘要本文介紹了承壓類特種設(shè)備無損檢測新技術(shù)的原理、特點(diǎn)和應(yīng)用。關(guān)鍵詞M-RTTOFD相控陣近幾年來,隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速開展,能源、石油化工產(chǎn)品的需求量越來越大,石油化工裝置的建設(shè)工程越來越多,工程進(jìn)度要求越來越短,工程質(zhì)量要求越來越高。特種設(shè)備無損檢測技術(shù)和方法也層出不窮。M-RT檢測技術(shù)微小防護(hù)區(qū)平安射線探傷簡稱M-RT,一種防護(hù)距離極小的射線探傷方法。設(shè)備特點(diǎn)M-RT照相原理與常規(guī)射線檢測相同。微輻射射線檢測技術(shù)〔M-RT技術(shù)〕是對原有的γ源探傷機(jī)進(jìn)行了改良,將γ源固化在γ源探傷機(jī)機(jī)體內(nèi),在極短的封閉的腔體內(nèi)移動,機(jī)器平安性方面獨(dú)特的方法,防止了射線源喪失或收不回來等事故發(fā)生。可以使用硒Se75或Ir192放射性同位素源,進(jìn)行γ射線檢測。在工件背部施以鉛板防護(hù)。檢測技術(shù)特點(diǎn)目前石油化工裝置焊接質(zhì)量的檢測主要以射線檢測為主,現(xiàn)場射線探傷主要采用χ光射線和γ射線檢測,由于χ光射線和γ射線在現(xiàn)場工作時都有很強(qiáng)的電離輻射,射線探傷時要求劃定很大的平安距離,以防止對射線工作人員或非射線工作人員造成身體傷害,而且又要控制探傷時間,防止長時間照射對射線工作人員造成身體傷害,這樣探傷時間和地點(diǎn)都受到了很大的限制,必須為射線檢測單獨(dú)預(yù)留時間,對工程進(jìn)度造成很大的影響。M-RT技術(shù)的適用性很廣,適用于透照厚度小于100mm的碳鋼、合金鋼、不銹鋼以及其他材質(zhì)的鍋爐壓力容器壓力管道及特種設(shè)備上的直管、彎頭、三通、法蘭的對接焊縫射線探傷。M-RT檢測設(shè)備還可以與常規(guī)射線檢測同時應(yīng)用,同一個機(jī)器既可以實(shí)現(xiàn)M-RT檢測,也可進(jìn)行常規(guī)檢測。該技術(shù)還可以縮短工期,由于M-RT在施工現(xiàn)場可以與其他人員同時工作,不需要清場進(jìn)行射線檢測,可以靈活安排施工時間,尤其是工程后期、維修檢修和老裝置不停產(chǎn)改造等作業(yè)面小、工期緊等場合。M-RT檢測技術(shù)在中海殼牌南海石化惠州80萬噸/年乙烯工程、
茂名100萬噸/年乙烯改擴(kuò)建工程、大連西太平洋石油化工60000Nm3h制氫裝置工程和銀川寧煤煤基烯烴工程上實(shí)際應(yīng)用,得到了較好的效果。圖1M-RT微輻射探傷機(jī)圖2M-RT工藝管道現(xiàn)場檢測TOFD檢測技術(shù)TOFD技術(shù)〔TimeofFlightDiffractionTechnique〕是一種利用缺陷端部的衍射波傳播時間差來進(jìn)行缺陷檢測和定量的方法,即衍射時差法超聲檢測技術(shù)。。檢測原理〔1〕TOFD是一種利用超聲波衍射現(xiàn)象、非基于波幅的自動超聲檢測方法,其根本特點(diǎn)是采用一對或多對寬聲束探頭,每對探頭相對焊縫對稱布置〔一發(fā)一收〕的工作模式?!?〕TOFD通常使用縱波斜探頭,在工件無缺陷部位,發(fā)射超聲脈沖后,首先到達(dá)接收探頭的是直通波,然后是底面反射波。有缺陷存在時,在直通波和底面反射波之間,接收探頭會接收到缺陷處產(chǎn)生的衍射波或反射波。除上述波外,還有缺陷部位和底面因波型轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的橫波,一般會遲底面反射波到達(dá)接收探頭。工件中超聲波傳播路徑見圖3,缺陷處A掃描信號見圖4:圖3工件中超聲波傳播路徑圖4缺陷處A掃描信號適用范圍《承壓設(shè)備無損檢測第10局部:衍射時差法超聲檢測》截面全焊透的對接接頭,材質(zhì)為低碳鋼或低合金鋼,工件厚度范圍為12mm~400mm。檢測設(shè)備圖5TOFD檢測設(shè)備2.4TOFD檢測技術(shù)應(yīng)用2001年,中國第一重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司對14臺壓力容器的70余條焊縫進(jìn)行了TOFD檢測方法替代射線檢驗(yàn)的工作。2008年廣西欽州1000萬噸煉油廠23臺球罐焊縫檢測工程中超過10000米總長焊縫采用了TOFD檢測技術(shù)代替射線檢測。TOFD技術(shù)被更多的應(yīng)用到各工業(yè)現(xiàn)場檢測工程中,如新疆中國石油采油管道對接焊縫檢測工程、鶴壁電廠鍋爐主蒸汽管道對接環(huán)焊縫檢測工程、中海殼牌LOP罐區(qū)南海石化14臺球罐及蒸汽管道焊縫檢測工程、西氣東輸天然氣管線陜京段焊縫檢測工程、內(nèi)蒙神華煤液化裝置加氫反響器、壓力管道、壓力容器等,大量的現(xiàn)場應(yīng)用案例積累了珍貴的TOFD技術(shù)使用經(jīng)驗(yàn),也為今后進(jìn)一步開展完善這項技術(shù)和擴(kuò)展國內(nèi)各領(lǐng)域尤其是焊縫無損檢測工程提供了一個平臺。2.5TOFD的優(yōu)缺點(diǎn)〔1〕TOFD的優(yōu)點(diǎn)〔a〕檢測數(shù)據(jù)可以用數(shù)字形式永久保存。取用、再分析、通訊傳輸方便?!瞓〕同射線相比,TOFD可以檢測出與檢測外表不相垂直的缺陷和裂紋?!瞔〕可以精確確實(shí)定缺陷的高度?!瞕〕在平安上,不需要一個平安的獨(dú)立的操作空間,因此可以在不中斷工藝生產(chǎn)的情況下進(jìn)行檢測,節(jié)約設(shè)備制造時間?!瞖〕可以在線得到檢測結(jié)果,并且可以將結(jié)果用數(shù)字信號形式永久保存在光盤中,以便于以后在役檢驗(yàn)進(jìn)行比照分析;〔f〕可以在線應(yīng)用相關(guān)的工程評定標(biāo)準(zhǔn)對缺陷進(jìn)行評定,僅將按標(biāo)準(zhǔn)評定的缺陷進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù),防止了破壞焊縫整體性的修補(bǔ)現(xiàn)象。〔g〕因?yàn)闄z測速度快,對于板厚超過25mm的材料,本錢比RT少的多?!瞙〕可以在200℃以上的外表進(jìn)行檢測〔已有在400〔i〕TOFD檢測系統(tǒng)易于搬運(yùn),可以在方便的任何地方進(jìn)行檢測?!瞛〕由于可以在產(chǎn)品制造期間進(jìn)行檢測,由此可以節(jié)約大量的時間和修復(fù)本錢?!瞜〕檢測率高于常規(guī)的超聲UT?!?〕TOFD的缺點(diǎn)〔a〕焊縫的兩邊必須有能夠安放用于TOFD檢測的發(fā)射和接收探頭的位置。復(fù)雜幾何形狀的工件檢測比擬困難?!瞓〕檢測時,存在上下外表檢測不到的盲區(qū),此盲區(qū)在2~10mm不等?!瞔〕點(diǎn)狀缺陷的尺寸測量不夠準(zhǔn)確。對余高未磨平的焊縫橫向缺陷檢出有一定苦難,對于鑄鐵、奧氏體焊縫需做附加驗(yàn)證和附加處理?!瞕〕檢測人員必須經(jīng)過專門的訓(xùn)練,并積累相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。圖6TOFD管道檢測圖7TOFD容器檢測相控陣檢測技術(shù)檢測原理超聲相控陣探頭的設(shè)計基于惠更斯原理。探頭由多個相互獨(dú)立的壓電晶片組成陣列,每個晶片稱為一個單元,按一定的規(guī)那么和時序用電子系統(tǒng)控制激發(fā)各個單元,使陣列中各單元發(fā)射的超聲波疊加形成一個新的波陣面。同樣,在反射波的接收過程中,按一定規(guī)那么和時序控制接收單元的接收并進(jìn)行信號合成,再將合成結(jié)果以適當(dāng)形式顯示。圖8超聲波相控陣換能器實(shí)現(xiàn)電子聚焦和波束偏轉(zhuǎn)的原理示意圖檢測設(shè)備及探頭圖9相控陣探傷儀圖10探頭相控陣檢測技術(shù)應(yīng)用超聲相控陣技術(shù)初期主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的快速開展,超聲相控陣技術(shù)逐漸應(yīng)用于工業(yè)無損檢測,特別是在核工業(yè)及航空工業(yè)等領(lǐng)域,也應(yīng)用道如壓力容器、高能管道焊縫和輸油管道焊縫的檢測。超聲相控陣檢測技術(shù)優(yōu)勢:〔1〕實(shí)時彩色成像,包括A/B/C/D和S-掃描,便于缺陷判讀,不會誤判或漏判缺陷;〔2〕相控陣技術(shù)可以實(shí)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(diǎn)的特性,因此檢測速度可以更快更準(zhǔn);〔3〕相控陣具有更高的檢測靈活性,可以實(shí)現(xiàn)其它常規(guī)檢測技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的功能,如對復(fù)雜工件檢測;〔4〕容易檢測各種走向、不同位置的缺陷,缺陷檢出率高,檢測范圍廣,定量、定位精度高;〔5〕掃查裝置簡單,便于操作和維護(hù);使用更便捷,對人體無傷害,對環(huán)境無污染;〔6〕檢測結(jié)果受人為因素影響小,數(shù)據(jù)便于儲存、管理和調(diào)用,以及連接電腦打印查看。也可以直接連接鼠標(biāo)在儀器上操作?!?〕對管道環(huán)焊縫、球罐、儲罐等對接焊縫的檢測,效率高、效果好。4〕現(xiàn)場應(yīng)用超聲相控陣還有一定的局限性:〔1〕受客觀影響大,工件外表光滑度,焊縫工藝完整性,軌道安裝精度都會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響?!?〕檢測不同壁厚,不同規(guī)格和材料的焊縫,需要不同的試塊來做校準(zhǔn)?!?〕儀器調(diào)節(jié)過程復(fù)雜,調(diào)節(jié)準(zhǔn)確性對檢測結(jié)果影響大?!?〕對手工電弧焊的檢測效果低于自動焊。圖11相控陣管道檢測
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