壓力容器的無(wú)損檢測(cè).doc

無(wú)損檢測(cè)大作業(yè)題目名稱(chēng)： 無(wú)損檢測(cè) 學(xué)生姓名： 劉軍發(fā) 院 (系)： 材料10901 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 10901 學(xué)號(hào)（序號(hào)）： 13 壓力容器的無(wú)損檢測(cè) 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(jiǎn)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(diǎn)，在國(guó)內(nèi)得到大量應(yīng)用，自1958年以來(lái)，一直是我國(guó)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(wú)人孔。這種容器常用于存儲(chǔ)高壓氫氣或氮?dú)?，一般?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(guò)程中，對(duì)其對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷選用射線(xiàn)檢測(cè)；對(duì)焊縫表面缺陷選用磁粉檢測(cè)，無(wú)法進(jìn)行磁粉檢測(cè)的焊縫應(yīng)選用滲透檢測(cè)。定期檢驗(yàn)中以聲發(fā)射和磁粉檢測(cè)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(lèi)容器由于內(nèi)部有襯里，其內(nèi)表面無(wú)法檢測(cè)，內(nèi)襯的損壞程度對(duì)容器的安全運(yùn)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(qiáng)度降低，出現(xiàn)鼓包并迅速氧化，從而導(dǎo)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(lèi)容器在制造中除對(duì)所有對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè)外，部分焊縫應(yīng)進(jìn)行超聲檢測(cè)抽查；對(duì)于焊縫表面缺陷則選用磁粉檢測(cè)，無(wú)法進(jìn)行磁粉檢測(cè)的焊縫應(yīng)選用滲透檢測(cè)。這類(lèi)容器在使用中容易產(chǎn)生內(nèi)部襯里損壞，必須在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，主要采用紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)內(nèi)襯的完好性。在定期檢驗(yàn)時(shí)，焊縫外表面選用磁粉檢測(cè)，角焊縫選用滲透檢測(cè)；焊縫內(nèi)表面及內(nèi)襯掛釘角焊縫的開(kāi)裂情況可采用超聲檢測(cè)。 原材料的無(wú)損檢測(cè)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(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢測(cè)。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(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定向用戶(hù)提供質(zhì)量證明書(shū)，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(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、材料牌號(hào)及規(guī)格、批號(hào)、材料生產(chǎn)單位名稱(chēng)及檢驗(yàn)印鑒的標(biāo)志。材料質(zhì)量證明書(shū)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(yàn)章。原材料的檢測(cè)主要是目視檢測(cè)和材料產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)和證明文件的復(fù)查，必要時(shí)輔以化學(xué)和物理測(cè)試，如樹(shù)脂含量、材料性能、不可溶組分的測(cè)定，用于換熱器受壓元件的石墨材料，有時(shí)需復(fù)驗(yàn)熱導(dǎo)率、電阻率、膨脹系數(shù)和滲透性等。射線(xiàn)、超聲、磁粉和滲透等金屬壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)通常并不適用。11 制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)目視檢測(cè)非金屬壓力容器的目視檢測(cè)主要有如下內(nèi)容：(1)石墨制壓力容器 石墨件表面有無(wú)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(jiǎn)體與封頭的內(nèi)粘接縫膠料是否飽滿(mǎn)，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(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)區(qū)有無(wú)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(wú)裂紋和破損等質(zhì)量缺陷。 容器內(nèi)表面應(yīng)光滑平整，無(wú)雜質(zhì)、纖維裸露、裂紋和明顯劃痕。 容器內(nèi)表面有無(wú)變色、龜裂、樹(shù)脂粉化和纖維失強(qiáng)等化學(xué)腐蝕缺陷。 容器內(nèi)表面有否破損、裂紋、銀紋等力學(xué)腐蝕缺陷。 容器內(nèi)表面有無(wú)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(kāi)裂和緊固螺栓的完好情況。 運(yùn)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(gè)筒節(jié)組對(duì)焊接而成的筒體，每個(gè)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(jìn)行的是筒節(jié)的內(nèi)筒焊接，完成后進(jìn)行第一層層板的包扎和焊接，再進(jìn)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(gè)筒節(jié)的制造。所有筒節(jié)制造完成后進(jìn)行組對(duì)焊接，最后與封頭組對(duì)焊接2。制造過(guò)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(lèi)容器的材質(zhì)通常為16MnR，對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷一般采用射線(xiàn)或者聲檢測(cè)，對(duì)焊縫表面缺陷采用磁粉或滲透檢測(cè)。1_12 制造過(guò)程中的射線(xiàn)和超聲檢測(cè)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(jìn)行100 超聲檢測(cè)，檢測(cè)方法和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按JB 4730-1994(壓力容器無(wú)損檢測(cè)要求進(jìn)行，鋼板質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于級(jí)。超聲檢測(cè)時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)試塊。GB 150標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，多層包扎壓力容器內(nèi)筒的A類(lèi)焊接接頭進(jìn)行100 射線(xiàn)檢測(cè)；另外，由于多層包扎壓力容器屬于第三類(lèi)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(lèi)壓力容器的對(duì)接接頭必須進(jìn)行100 射線(xiàn)檢測(cè)，因此多層包扎壓力容器對(duì)接環(huán)焊縫應(yīng)進(jìn)行100 射線(xiàn)檢測(cè)；檢測(cè)按JB 4730標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，射線(xiàn)照相質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于AB級(jí)，焊縫缺陷等級(jí)不低于級(jí)為合格。射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)首先考慮的是透照方式的選擇，對(duì)于縱焊縫選擇單壁透照，對(duì)于環(huán)焊縫選擇中心透照，最后一道筒體與封頭的對(duì)接焊縫采用環(huán)縫外透照方式。其次是射線(xiàn)能量與曝光量的選擇，射線(xiàn)能量應(yīng)在X射線(xiàn)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(shí)最小焦距 10 db (單位為mm，d為有效焦點(diǎn)尺寸，b為射線(xiàn)源側(cè)工件表面至膠片的距離)。再次是散射線(xiàn)的控制，尤其是環(huán)縫外透和縱縫透照時(shí)，必須做好背散射的防護(hù)和檢查。最后是暗室處理，嚴(yán)格控制好顯、定影液的溫度、濃度和處理時(shí)間，確保底片黑度與灰霧度達(dá)到要求。113 制造過(guò)程中的表面檢測(cè)GB 1 50標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若層板材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值Orb540 MPa，層板的C類(lèi)焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100 表面檢測(cè)；檢測(cè)方法和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按JB 47301994要求進(jìn)行，缺陷等級(jí)I級(jí)為合格。另外，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，對(duì)有無(wú)損檢測(cè)要求的角接接頭，應(yīng)進(jìn)行100 表面檢測(cè)。磁粉檢測(cè)主要是檢測(cè)焊縫的表面缺陷。檢測(cè)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(huì)降低；其次要檢查磁軛的提升力是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，必須采用標(biāo)準(zhǔn)試片對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的綜合靈敏度進(jìn)行檢查，只有綜合靈敏度符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)才能作業(yè)。使用交叉磁軛時(shí)，要注意四個(gè)磁極端面與檢測(cè)面之間盡量貼合，最大間隙1-5 lain，連續(xù)拖動(dòng)檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)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(cè)主要是用于磁粉檢測(cè)無(wú)法進(jìn)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(cè)一般采用溶劑去除型滲透劑。滲透探傷時(shí)，首先應(yīng)注意環(huán)境溫度，如溫度不在1O5O ，必須采用非標(biāo)準(zhǔn)溫度檢測(cè)方法。其次被檢表面不得有影響檢測(cè)結(jié)果的鐵銹、氧化皮、焊接飛濺及各種防護(hù)層。然后是要有足夠的滲透時(shí)間，一般 10 min。再次是去除時(shí)一要防止過(guò)清洗，二要在擦拭多余滲透劑時(shí)只能保持一個(gè)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(jìn)行。12 定期檢驗(yàn)中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)121 容器使用中的特點(diǎn)和容易產(chǎn)生的缺陷這類(lèi)容器在使用中主要用來(lái)存儲(chǔ)氫氣和氮?dú)?，這些介質(zhì)的進(jìn)出將造成壓力的波動(dòng)，形成載荷的疲勞作用。由于介質(zhì)無(wú)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(chē)定期檢驗(yàn)。在用定期檢驗(yàn)以宏觀檢驗(yàn)和壁厚測(cè)定為主，還包括磁粉、滲透、射線(xiàn)、超聲和聲發(fā)射等無(wú)損檢測(cè)手段。對(duì)于多層包扎容器，尤其是沒(méi)有人孔時(shí)，因?yàn)闊o(wú)法從內(nèi)表面進(jìn)行檢測(cè)，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(wú)損檢測(cè)方法無(wú)法對(duì)其進(jìn)行全面檢驗(yàn)，聲發(fā)射是非常合適的一種檢測(cè)手段。122 聲發(fā)射檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)是在容器受載過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)整體檢測(cè)的一種技術(shù)。采用聲發(fā)射檢測(cè)時(shí)，由于層板間會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦信號(hào)，故應(yīng)進(jìn)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(duì)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(diǎn)可知環(huán)焊縫是受力最薄弱的部位，因而也是檢測(cè)的重點(diǎn)，探頭應(yīng)沿環(huán)焊縫布置。探頭之間的間距可通過(guò)衰減試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)背景噪聲來(lái)確定，衰減試驗(yàn)時(shí)信號(hào)激勵(lì)部位最好選在開(kāi)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(hào)的實(shí)際傳播距離。其次，設(shè)定聲發(fā)射檢測(cè)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(chǎng)噪聲來(lái)設(shè)定。探頭靈敏度標(biāo)定是檢測(cè)的一個(gè)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(hào)，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(jìn)行檢測(cè)的一種技術(shù)，物體發(fā)射的紅外線(xiàn)被紅外熱像儀接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，最后顯示出被測(cè)物體任何一點(diǎn)的溫度，最終的顯示結(jié)果為一幅物體溫度場(chǎng)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(chǎng)的不同分布，故可根據(jù)外表面溫度場(chǎng)的分布情況來(lái)判斷內(nèi)部襯里工作狀態(tài)。檢測(cè)前應(yīng)根據(jù)容器的現(xiàn)場(chǎng)地理位置，從不同方向及不同距離對(duì)容器進(jìn)行全面測(cè)試，每個(gè)方向最好用測(cè)距儀和經(jīng)緯儀測(cè)出被測(cè)部位的定位指示十字標(biāo)中心的空間坐標(biāo)。測(cè)試部位的空間坐標(biāo)定位是紅外定量診斷分析的一個(gè)重要基礎(chǔ)。檢測(cè)前熱像儀應(yīng)用黑體爐進(jìn)行標(biāo)定，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)對(duì)于難檢測(cè)部位、可疑部位和精度要求較高部位還應(yīng)使用紅外點(diǎn)溫儀及接觸式點(diǎn)溫儀對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行互相校正，測(cè)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(chǎng)總體分析，在所采集的熱像圖中選取一些具有代表性的點(diǎn)進(jìn)行診斷，找出表面溫度最高點(diǎn)的位置及溫度值大小，同時(shí)其它超溫區(qū)也應(yīng)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。表面大部分溫度在工作溫度以下則說(shuō)明大部分襯里工作正常。其次是襯里損傷診斷，在溫度場(chǎng)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(lái)判斷損傷類(lèi)型，損傷類(lèi)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(cè)的趨勢(shì)分析也是非常有意義的。由于紅外檢測(cè)采用的是計(jì)算機(jī)檢測(cè)分析，其所有檢測(cè)數(shù)據(jù)均采用計(jì)算機(jī)處理并可建立檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，在多次定期檢測(cè)和診斷分析的基礎(chǔ)上，可建立反映同一臺(tái)設(shè)備在不同時(shí)期、同一區(qū)域的溫度場(chǎng)變化趨勢(shì)走向與時(shí)間順序相關(guān)聯(lián)的曲線(xiàn)圖，預(yù)測(cè)內(nèi)襯的損傷程度趨勢(shì)，確定容器的安全狀態(tài)。223 容器使用過(guò)程中焊縫檢測(cè)存在的問(wèn)題在帶內(nèi)襯容器運(yùn)行期間對(duì)其本體焊縫及內(nèi)表面內(nèi)襯掛釘角焊縫開(kāi)裂情況的檢測(cè)目前還很困難，但國(guó)內(nèi)已開(kāi)始開(kāi)展高溫超聲檢測(cè)技術(shù)研究，有望解決部分問(wèn)題。23 定期檢驗(yàn)時(shí)的無(wú)損檢測(cè)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(yàn)規(guī)程，在用壓力容器36 a應(yīng)停車(chē)定期檢驗(yàn)。對(duì)于帶內(nèi)襯容器，定期檢驗(yàn)時(shí)以宏觀檢驗(yàn)和壁厚測(cè)定為主，由于內(nèi)襯的覆蓋，該類(lèi)容器的內(nèi)表面無(wú)法檢測(cè)，因此必須采用超聲局部抽查法檢測(cè)焊縫內(nèi)表面開(kāi)裂情況。此外，對(duì)焊縫外表面采用表面檢測(cè)。231 定期檢驗(yàn)時(shí)的超聲檢測(cè)在停車(chē)期間，由于內(nèi)表面有內(nèi)襯，對(duì)本體焊縫及內(nèi)表面內(nèi)襯掛釘角焊縫開(kāi)裂情況，可在外部進(jìn)行超聲檢測(cè)。超聲檢測(cè)前要將被檢部位表面的防護(hù)層打磨平整，確保探頭耦合良好。儀器掃描調(diào)整時(shí)，最好采用1：1深度定標(biāo)，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(cè)過(guò)程中最好采用一次波探測(cè)缺陷，如用二次波探測(cè)到缺陷，則必須從另外一側(cè)進(jìn)行仔細(xì)的復(fù)核，尤其是水平和深度位置。檢測(cè)后要注意缺陷分布位置的準(zhǔn)確記錄。232 定期檢驗(yàn)時(shí)的表面檢測(cè)對(duì)于容器焊縫外表面的缺陷，由于該類(lèi)容器材質(zhì)一般為鐵磁性，故應(yīng)采用磁粉檢測(cè)，因?yàn)榇欧蹤z測(cè)的靈敏度要高于滲透檢測(cè)，對(duì)于小接管或支撐的角焊縫等不適于用磁粉檢測(cè)的部位采用滲透檢測(cè)。表面檢測(cè)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(yàn)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(duì)接焊縫、熱影響區(qū)和掛釘焊縫熱影響區(qū)，尤以?xún)?nèi)表面最為嚴(yán)重。因此，如條件許可，可適當(dāng)拆除少部分內(nèi)襯，用磁粉檢材顛簸時(shí)傳感器陣列中的各個(gè)繞組將同時(shí)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(shí)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(dòng)勢(shì)將基本相同，且沒(méi)有時(shí)差。若將兩個(gè)相間的繞組同名端連接在一起，其輸出電動(dòng)勢(shì)將是兩個(gè)繞組電動(dòng)勢(shì)的疊加。由缺陷引起的電動(dòng)勢(shì)由于時(shí)差原因，將分時(shí)輸出兩個(gè)相位不同的脈沖信號(hào)。若是顛簸產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，因沒(méi)有時(shí)差且兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)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(gè)前置放大器，將獲得的信號(hào)放大。放大后的信號(hào)送入由運(yùn)算放大器組成的減法器。若兩組信號(hào)相位相同，輸出將是它們的差值。對(duì)于顛簸產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，利用兩個(gè)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(hào)放大后，經(jīng)減法器再次反相疊加，會(huì)使由顛簸產(chǎn)生的輸出電