壓力容器無(wú)損檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)

壓力容器無(wú)損檢測(cè)——多層包扎與帶內(nèi)襯壓力容器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)多層包扎式壓力容器是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中使用最多的高壓容器筒體構(gòu)造形式之一。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)，始終是我國(guó)生產(chǎn)高壓容器筒體的一種主要構(gòu)造形式。這種容器的構(gòu)造是由內(nèi)筒及在外面包扎的多層層板構(gòu)成，封頭一般承受球形封頭，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Φ800×37mm〔19ｍｍ＋缺陷選用磁粉檢測(cè)，無(wú)法進(jìn)展磁粉檢測(cè)的焊縫應(yīng)選用滲透檢測(cè)。定期檢驗(yàn)中以聲放射和磁粉檢測(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。這類容器由于內(nèi)部有襯里，其內(nèi)外表無(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，一般是打算容器是否大修的最主要因素。內(nèi)襯的損壞及脫落，將使容器金屬直接暴露在高溫下，使強(qiáng)度降低，消滅鼓包并快速氧化，從而導(dǎo)致容器失效破壞。這Φ6700/Φ8900ｍｍ×24ｍｍ/30ｍｍ×35150mm可承受超聲檢測(cè)。多層包扎容器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)制造工藝及簡(jiǎn)潔產(chǎn)生的缺陷16MｎR，對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷一般選用射線檢測(cè)或超聲檢測(cè)，對(duì)焊縫外表缺陷選用磁粉檢測(cè)或滲透檢測(cè)。制造過(guò)程中的射線和超聲檢測(cè)100超聲檢測(cè)，檢測(cè)方法和5MHｚｍｍ，Φ14～25mm或晶片面積≮200ｍｍ2的2.5MHｚ縱波單晶直探頭和Φ5平底孔標(biāo)準(zhǔn)試塊。GB150A類焊接接頭應(yīng)進(jìn)展100%射線檢測(cè)；另外，由于多層包扎壓力容器屬于第三類壓力容器，依據(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(duì)接接頭必需進(jìn)展100%射線檢測(cè)，因此多層包扎壓力容器對(duì)接接頭必需進(jìn)展100射線檢測(cè)；檢測(cè)按JB4730標(biāo)準(zhǔn)要求AB級(jí)，焊縫缺陷等級(jí)不低于Ⅱ級(jí)為合格。射線檢測(cè)時(shí)首先考慮的是透照方式的選擇，對(duì)于縱選擇單壁透照，對(duì)于環(huán)焊縫選擇中心透照，最終一道筒體與封頭的對(duì)接焊縫承受環(huán)X射線能穿透的狀況下選擇較低能量，且15〔焦距m〕?〔單mm，d為有效焦點(diǎn)尺寸，b為射線源側(cè)工件外表至膠片的距離〕。再次是散射線的把握，尤其是環(huán)焊縫外透和縱焊縫透照時(shí)，必需做好背散射的防護(hù)和檢查。最終是暗室處理，嚴(yán)格把握好顯影、定影的溫度、濃度和處理時(shí)間，確保底片黑度與灰霧度到達(dá)要求。制造過(guò)程中的外表檢測(cè)σｂ＞540MPaC100外表察規(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)展100%外表檢測(cè)。磁粉檢測(cè)主要是檢測(cè)焊縫的外表缺陷。檢測(cè)前，首先應(yīng)檢查所配制的磁懸液濃度是否適宜，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到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，必需承受標(biāo)準(zhǔn)試片對(duì)檢測(cè)1.5mm，連續(xù)拖動(dòng)檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)速度應(yīng)盡量均勻，一般≯4m/min。另外，被檢焊縫及兩側(cè)磁軛所接觸到的外表應(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)展的部位或非鐵磁性材料的焊接接頭外表缺陷，如小直徑接收角焊縫等位置或奧氏體鋼焊接接頭等。滲透檢測(cè)一般承受溶劑去除型滲透劑。滲透探10～50℃，必需承受非標(biāo)準(zhǔn)溫度檢測(cè)方法。其次被檢外表不得有影響檢測(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≮10min。再次是去除時(shí)一要防止過(guò)清洗，二要在擦拭多余浸透劑時(shí)只能保持一個(gè)方向。最終是顯像劑噴涂確定要均勻7～60min進(jìn)展。定期檢驗(yàn)中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)容器使用中的特點(diǎn)和簡(jiǎn)潔產(chǎn)生的缺陷這類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)，形成載荷的疲乏作用。由于介質(zhì)無(wú)腐蝕作用，因此使用中簡(jiǎn)潔消滅的缺陷主要是裂紋。為確保壓力容器的安全運(yùn)行，依據(jù)《壓力6年內(nèi)應(yīng)停車定期檢驗(yàn)。在用定期檢驗(yàn)以宏觀檢驗(yàn)和壁厚測(cè)定由于無(wú)法從內(nèi)外表進(jìn)展檢測(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)展全面檢驗(yàn)，聲放射是格外適宜的一種檢測(cè)手段。聲放射檢測(cè)的磨擦信號(hào)，故應(yīng)進(jìn)展至少兩次升壓和屢次保壓的加載方法。首先，依據(jù)被檢對(duì)象的尺寸規(guī)格及受力分布狀況，確定聲放射探頭布置陣列。由其構(gòu)造特點(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)鼓舞部位最好選在開有手孔的封頭一端的內(nèi)外表，這樣能確定內(nèi)部聲放射信號(hào)的實(shí)際傳播距離。其次，設(shè)定聲放射檢測(cè)參數(shù)和探頭靈敏度，參數(shù)大小應(yīng)依據(jù)材質(zhì)的聲放射特性和信號(hào)，全部探頭的靈敏度分貝差值應(yīng)＜3Db。然后，進(jìn)展加載試驗(yàn)和聲放射信號(hào)采集，加載時(shí)應(yīng)按兩次升Kａｉｓｅｒ效應(yīng)，其次次升壓的最高壓力應(yīng)略低于第一次升壓的最高壓力。在每次的加載和保壓時(shí)段，必需準(zhǔn)時(shí)采集聲放射信號(hào)，并標(biāo)清楚所使用的參數(shù)文件名、數(shù)據(jù)文件名、壓力大小和現(xiàn)場(chǎng)狀況。最終進(jìn)展檢驗(yàn)結(jié)果分析。與單層金屬壓力容器相比，多層包扎壓力容器在第一次升壓過(guò)程中聲放射信號(hào)要豐富得多，而且信號(hào)的幅度和能量都較大，這主要是由于容器多層層板在加載的過(guò)程中相互之間的摩擦所引起的；對(duì)于消滅的聲放射定位源，應(yīng)依據(jù)其在升壓和保壓階段消滅的狀況和幅值大小進(jìn)展分級(jí)。對(duì)危急的聲放射定位源，應(yīng)承受其它無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)展復(fù)驗(yàn)。聲放射檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)承受外表檢測(cè)檢測(cè)。要進(jìn)展磁化電流的計(jì)算，也可在有效磁化區(qū)內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)試片進(jìn)展靈敏度的驗(yàn)證。超聲和射線檢測(cè)K1.5～2.5，頻率2.5MHｚ的橫波探頭進(jìn)展軸向檢測(cè)。超聲檢測(cè)螺栓時(shí)，必需加工相應(yīng)的比照試塊。檢測(cè)焊縫中垂直于焊縫的橫向缺陷及平行于焊縫外表的面狀缺陷，但無(wú)法對(duì)熱影響區(qū)進(jìn)展檢測(cè)。此外，假設(shè)容器兩端均有開孔，可承受γ射線對(duì)環(huán)焊縫進(jìn)展拍片檢查。此時(shí)應(yīng)留意以下幾點(diǎn)，首先是γ射ｍｍ的容器應(yīng)選用75Sｅｍｍ的容器應(yīng)選用γ源放置于環(huán)焊縫的中心位置，對(duì)于臥式構(gòu)造必需承受確定剛度的繩子沿容器中心線繃緊固定；最終是必需承受高類別的射線膠片、適宜的曝光量和散射線屏蔽措施。帶內(nèi)襯容器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)帶內(nèi)襯容器的制造分成兩個(gè)階段，首先是容器本體的制造，這與一般的單層薄壁容器的制造工藝一樣。在制造過(guò)程中簡(jiǎn)潔消滅的缺陷有夾渣、氣孔、未焊透、未熔合及裂紋等。其次是內(nèi)襯的鋪掛，先在容器內(nèi)壁ABGB150射線或超聲檢測(cè)，其檢測(cè)長(zhǎng)度可計(jì)入局部無(wú)損檢測(cè)長(zhǎng)度內(nèi)。容器使用過(guò)程中簡(jiǎn)潔消滅的缺陷。運(yùn)行期間簡(jiǎn)潔消滅的缺陷主要是內(nèi)襯的損傷，如內(nèi)襯開裂、減薄及脫落等。容器本體焊縫簡(jiǎn)潔消滅應(yīng)力腐蝕開裂和掛釘角焊縫應(yīng)力腐蝕裂紋。2.2.2 容器使用過(guò)程中的紅外熱成像技術(shù)依據(jù)任何溫度＞0K的物體將產(chǎn)生紅外輻射的原理進(jìn)展檢測(cè)的一種技術(shù)，物體放射的紅外線被紅外熱像儀度場(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，造成外壁外表溫度場(chǎng)的不同分布，故可依據(jù)外外表溫度場(chǎng)分布狀況來(lái)推斷內(nèi)襯里工作狀態(tài)。檢測(cè)前應(yīng)依據(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)展全面測(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)重要根底。檢測(cè)前熱像儀應(yīng)用黑體進(jìn)展標(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)展相互校正，測(cè)試結(jié)果的溫度值誤差應(yīng)≯±10℃且＜±15%；對(duì)于要求全面測(cè)試的容器，其檢測(cè)掩蓋率應(yīng)＞90。梯度等特征來(lái)推斷損傷類型，損傷類型一般有脫落、裂紋、鼓包、減薄損傷和其他損傷。定期檢驗(yàn)時(shí)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)驗(yàn)。對(duì)于帶內(nèi)襯容器，定期檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)以宏觀檢驗(yàn)和壁厚測(cè)定為主，由于內(nèi)襯的掩蓋，該類容器的內(nèi)外表無(wú)法檢測(cè)，因此必需承受超聲檢測(cè)焊縫內(nèi)外表開裂狀況。此外，對(duì)接焊縫外表承受外表檢測(cè)。在停車期間，由于內(nèi)外表有內(nèi)襯，對(duì)本體焊縫及內(nèi)外表內(nèi)襯掛角焊縫開裂狀況，可在外部進(jìn)展超聲檢測(cè)。超聲檢測(cè)前要將被檢部位外表的防護(hù)層打磨平坦，確保探頭耦合良好。儀器掃描調(diào)整時(shí)，最好承受1：1深度定標(biāo)，另外探頭的晶片尺寸不要太大〔13ｍｍ×13ｍｍ〕，K值為1.5～2.5，前沿盡量短，最好在10ｍｍ左右。檢測(cè)過(guò)程中最好承受一次波探測(cè)缺陷，如用二次波探測(cè)缺陷，則必需另外一側(cè)進(jìn)展認(rèn)真的復(fù)核，尤其是水平和深度位置。檢測(cè)后要留意缺陷分布位置的準(zhǔn)確記錄。定期檢驗(yàn)時(shí)的外表檢測(cè)適當(dāng)撤除少許局部?jī)?nèi)襯，用磁粉檢測(cè)抽查局部?jī)?nèi)襯焊縫和內(nèi)襯掛角釘角焊縫。小結(jié)多層包扎容器制造過(guò)程中以內(nèi)筒鋼板的超聲檢測(cè)、內(nèi)筒對(duì)接縱焊縫的筒節(jié)組對(duì)環(huán)焊縫的射線檢測(cè)為主；對(duì)檢測(cè)部位主要是焊縫穿插部位及封頭拼縫部位；在使用過(guò)程中以紅外檢測(cè)為主，主要檢測(cè)內(nèi)襯里的損傷狀況；在定期檢驗(yàn)中以超聲檢測(cè)和外表無(wú)法檢測(cè)為主。另外，隨著高溫超聲檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展，帶襯里容器使用過(guò)程中檢測(cè)問(wèn)題必將逐步得以解決。壓力容器無(wú)損檢測(cè)——換熱器的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)〔管殼式換熱器〕和無(wú)殼〔套管式換熱器、波浪板式換熱器、空冷式換熱器和冷卻排管〕兩大類。由于無(wú)殼體式換熱器的構(gòu)造術(shù)監(jiān)察規(guī)程》沒(méi)有將其納入監(jiān)察范圍。在此重點(diǎn)介紹換熱器及其無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。管殼式換熱器的主要形式為固定管板式、浮頭式、U形管式和填料函式，換熱器一般由前端管箱、中間殼體、內(nèi)部管束和后端構(gòu)造〔頭蓋〕組成。管箱和殼體一般由封頭、筒體和法蘭組成的焊接構(gòu)造；管束一般U形管兩種；管板與換熱器的連接構(gòu)造有焊接和脹接兩種形式。依據(jù)介質(zhì)的流淌通道，換熱器分管程和殼程兩局部。以下依據(jù)換熱器制造和使用的特點(diǎn)，綜述在不同階段承受的各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)。換熱器制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)原材料的無(wú)損檢測(cè)圓筒、封頭、管板和平蓋用鋼板換熱器的圓筒及封頭承受碳素鋼和低合金鋼鋼板，在特定條件下應(yīng)逐張進(jìn)展超聲檢測(cè)，檢測(cè)方法和質(zhì)量標(biāo)規(guī)定進(jìn)展，檢測(cè)的產(chǎn)要目的是覺察板材在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的白點(diǎn)、裂紋和分層等缺陷，需要逐張進(jìn)展超聲檢測(cè)的鋼板參數(shù)為①厚度0ｍｍ的R和RⅢ級(jí)；③厚度≥20mm的16MｎDR，15MnNiDR,09Mn2VDR和09MｎNｉDR鋼板，質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于Ⅲ級(jí)；④調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板，質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于Ⅲ級(jí)。6～20mm厚的鋼板需選用晶片面積≮150ｍｍ2的5MHｚ雙晶直探頭，的圓晶片，或面積≮200ｍｍ2的方晶片的2.5MHｚΦ5ｍｍ平底孔標(biāo)準(zhǔn)試塊。管板、平蓋和法蘭用鍛件管板、平蓋和大型筒體法蘭是換熱器中有別于其它壓力容器的常用零部件。GB151標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管板、平蓋和JB4726JB4728《壓力容器用不銹鋼鍛件》的規(guī)定，且超聲檢測(cè)Ⅱ級(jí)以上合格。換熱管換熱管使用是換熱器區(qū)分于其它壓力容器最明顯的特征，換熱管主要為具有鐵磁性的鋼管和不具有鐵磁性的不銹鋼管、銅及銅合金管、鈦及鈦合金管、鋁及鋁合金管等。檢測(cè)換熱管的最有效的方法為渦流檢測(cè)，鐵磁性換熱管的渦流檢測(cè)1～500KHｚ。比照試樣上的人工缺陷為通孔或刻槽。非鐵磁性換熱管的渦流檢測(cè)非鐵磁性金屬管主要包括奧氏體不銹鋼無(wú)縫鋼管、銅及銅合金無(wú)縫管、鈦及鈦合金無(wú)縫管、鋁及鋁合金無(wú)鋼管