無損檢測新技術(shù)應用1

特種設備無損檢測新技術(shù)應用摘要本文介紹了承壓類特種設備無損檢測新技術(shù)的原理、特點和應用。關(guān)鍵詞M-RTTOFD相控陣近幾年來，隨著中國經(jīng)濟的迅速開展，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工程越來越多，工程進度要求越來越短，工程質(zhì)量要求越來越高。特種設備無損檢測技術(shù)和方法也層出不窮。M-RT檢測技術(shù)微小防護區(qū)平安射線探傷簡稱M-RT，一種防護距離極小的射線探傷方法。設備特點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源探傷機進行了改良，將γ源固化在γ源探傷機機體內(nèi)，在極短的封閉的腔體內(nèi)移動，機器平安性方面獨特的方法，防止了射線源喪失或收不回來等事故發(fā)生?？梢允褂梦鳶e75或Ir192放射性同位素源，進行γ射線檢測。在工件背部施以鉛板防護。檢測技術(shù)特點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都受到了很大的限制，必須為射線檢測單獨預留時間，對工程進度造成很大的影響。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檢測設備還可以與常規(guī)射線檢測同時應用，同一個機器既可以實現(xiàn)M-RT檢測，也可進行常規(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際應用，得到了較好的效果。圖1M-RT微輻射探傷機圖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。檢測設備圖5TOFD檢測設備2.4TOFD檢測技術(shù)應用2001年，中國第一重型機械集團有限責任公司對14臺壓力容器的70余條焊縫進行了TOFD檢測方法替代射線檢驗的工作。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)場應用案例積累了珍貴的TOFD技術(shù)使用經(jīng)驗，也為今后進一步開展完善這項技術(shù)和擴展國內(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〔1〕TOFD的優(yōu)點〔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。〔b〕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〕可以精確確實定缺陷的高度。〔d〕在平安上，不需要一個平安的獨立的操作空間，因此可以在不中斷工藝生產(chǎn)的情況下進行檢測，節(jié)約設備制造時間?！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進行比照分析；〔f〕可以在線應用相關(guān)的工程評定標準對缺陷進行評定，僅將按標準評定的缺陷進行挖補修復，防止了破壞焊縫整體性的修補現(xiàn)象。〔g〕因為檢測速度快，對于板厚超過25mm的材料，本錢比RT少的多?！瞙〕可以在200℃以上的外表進行檢測〔已有在400〔i〕TOFD檢測系統(tǒng)易于搬運，可以在方便的任何地方進行檢測?！瞛〕由于可以在產(chǎn)品制造期間進行檢測，由此可以節(jié)約大量的時間和修復本錢?！瞜〕檢測率高于常規(guī)的超聲UT。〔2〕TOFD的缺點〔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〕點狀缺陷的尺寸測量不夠準確。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證和附加處理?！瞕〕檢測人員必須經(jīng)過專門的訓練，并積累相應的經(jīng)驗。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計基于惠更斯原理。探頭由多個相互獨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行信號合成,再將合成結(jié)果以適當形式顯示。圖8超聲波相控陣換能器實現(xiàn)電子聚焦和波束偏轉(zhuǎn)的原理示意圖檢測設備及探頭圖9相控陣探傷儀圖10探頭相控陣檢測技術(shù)應用超聲相控陣技術(shù)初期主要應用于醫(yī)療領(lǐng)域，隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的快速開展,超聲相控陣技術(shù)逐漸應用于工業(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更準；〔3〕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(shù)所不能實現(xiàn)的功能，如對復雜工件檢測；〔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；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。〔2〕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?！?〕儀器調(diào)節(jié)過程復雜，調(diào)節(jié)準確性對檢測結(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