306、压力容器检测试验技术

6压力容器检测试验技术对容器的整体和局部进行一系列检测和试验。1、能亲手操作或亲自主持检验的项目：宏观检查、几何尺寸测量、测厚、现场硬度测定、耐压试验、气密试验等；2、应知项目：：金相试验、化学元素分析、力学性能、无损检测等。6.1压力容器宏观检查与测量技术宏观检查是压力容器检验最基本的检验方法。为下一步检测提供依据。包括目视检查和几何尺寸测量。几何尺寸测量又可分为整体几何尺寸测量和局部几何尺寸测量两类。前者对容器的主要几何尺寸进行检测，通常是在容器组装过程中或制造接近完工阶段的规定验收项目；而后者则是在目视检查的基础上进行的定量测量，目视检查是一种定性检测，对目视检查发现的弯曲、变形、凹陷、鼓包、腐蚀、沟槽、焊缝表面气孔、弧坑、咬边、裂纹等缺陷需要进行定量，以确定缺陷的严重程度。简单的量具检查方法包括用平直尺检查直线度、用弧形样板检查弧度、用游标卡尺或塞尺测量沟槽或腐蚀坑的深度、鼓包的高度、用卷尺测量圆周长计算筒体直径等等。本节介绍的是一些常用的较复杂的几何尺寸测量方法。6.1.1目视检查目视检查是指检验人员用肉眼对容器的结构和内、外表面状态进行检查，通常在其他检验方法之前进行。目视检查包括判断容器结构与焊缝布置是否合理；有无成形组装缺陷；容器有无整体变形或凹陷、鼓包等局部变形；容器表面有无腐蚀、裂纹及损伤；焊缝是否有表面气孔、弧坑、咬边、裂纹等缺陷；容器内、外壁的防腐层、保温层、衬里等是否完好，等等。肉眼能迅速扫视大面积范围，获得直观印象，并且能够察觉细微的颜色和状态的变化，是其它检查方法无法替代的。目视检查时，一般采用先看结构后看表面，从整体到局部，从宏观到微观的检查次序。目视检查时，有时采用一些器具辅助检查：对肉眼检查有怀疑的部位，可用5~10倍放大镜进一步观察。为了能有效地观察到器壁表面变形、腐蚀凹坑等缺陷，可用手电筒贴着容器表面平行照射，此时容器表面的微浅坑槽能清楚地显示出来，鼓包和变形的凹凸不平现象也能够看得更加清楚。锤击检查也是一种常用的辅助方法，用重约0.5kg的手锤轻轻敲击容器的金属表面，根据锤击时所发出的声响和小锤弹跳程度的手感来判断该查部位是否存在缺陷。如果锤击时发出的声音清脆而且小锤的弹跳情况良好，表示被敲击的部位没有重大缺陷。如果敲击时发出闷浊的声音且弹跳不好，则可能是被敲击的部位有重皮、夹层、裂纹、以及晶间腐蚀等缺陷。对无法进入的容器，无法接近或无法直接观察的狭窄部位，可以利用反光镜或内窥镜进行检查。工业内窥镜技术具有独特的优势，它可以把人们的视距延长，并且能任意改变视线方向，准确地观察物体内表面的真实状况，这是其他检测仪器无法取代的。例如:可以将工业窥镜伸到内部，直接观察内部的真实状况或设备零部件内部的表面状况，对比较隐蔽或狭窄部位的表面状况进行有效的检测，而无需将设备或部件分解做破坏性检查。其方法既简便又可靠，非常有效。内窥镜是光、机、电一体的NDT仪器，分为三类产品。第一类，硬性内窥镜系列;第二类，纤维内窥镜系列;第三类，电子视频内窥镜系列产品。电子视频内窥镜是采用超小型电荷藕合器件(CCD)技术制造的产品。它的工作原理通过物镜j成像传至CCD面上，然后CCD再把光像转变成电子信号，把数据转送至视频内窥镜控制组，再由该控制组把影像输出至监视器或计算机。产品规格:直径6-20m电子视频镜技术水平代表了内窥镜类最先进的水平。它不但具备了硬性窥镜和纤维窥镜的技术性能，而且响加了计算机应用技术可供多人同时观看清晰的图像，并有图像计量处理等功能。电子工业内窥镜用的CCD像元素28万-43万个，清晰度高，有效工作长度长，主体可弯曲而不易折断。应用很广泛。4.4.1壳体和封头的外观与几何尺寸检查的主要项目(1)主要几何尺寸、管口方位；(2)单层筒(含多层及整体包扎压力容器内筒)、球壳和封头的纵、环焊缝棱角度与对口错边量；(3)多层包扎压力容器、整体包扎压力容器的松动面积和热套压力容器热套面的间隙；(4)凸形封头的内表面形状公差及碟形、带折边锥形封头的过渡段转角半径；(5)球壳顶圆板与瓣片形状、尺寸；(6)不等厚对接的过渡尺寸。4.4.2焊接接头的表面质量(1)不得有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未填满和肉眼可见的夹渣等缺陷；(2)焊缝与母材应当圆滑过渡；(3)角焊缝的外形应当凹形圆滑过渡；(4)按照疲劳分析设计的压力容器，应当去除纵、环焊缝的余高，使焊缝表面与母材表面平齐；(5)咬边及其他表面质量，应当符合设计图样和本规程引用标准的规定。6.1.2筒体几何尺寸测量6.1.1错边量与棱角度的测量通常可采用焊规、焊缝检测尺、样板尺、取形规等工具测量错边量与棱角度。焊规测量时，将焊规的基准面靠平在被测焊缝的一侧，滑动尺靠上检测焊缝的另一侧，读出滑动尺的数据。如果检测环向焊缝，焊规必须与容器的轴向平行，垂直于容器的环向中心切线，如图6.1-1。如果检测的是纵向焊缝，焊规必须与容器的环向切线平行，垂直于容器的轴向中心切线，如图6.1-2。需要注意，检测纵向焊缝时，由于焊规基准面为一平面，在曲面上很难或不太好靠平，特别是容器直径较小的焊缝对接缝，有经验的检验员一般采用左右两边测量，测得的两个数据进行对比，来判定其错边量数值。不难看出，焊规测量纵向焊缝错边量的测量误差较大。图6.1-5样板R检测完工的纵焊缝6.1.2直线度的测量除图样另有规定外，壳体直线度允差应不大于壳体长度的1‰。当直立容器的壳体长度超过30m时，其壳体直线度允差应符合JB4710《钢制塔式容器》的规定—任意3000mm长圆筒段偏差不得大于3mm，圆筒段长度L小于等于1500mm时，偏差不大于0.5L/1000＋8；3000mm必测一点。壳体直线度检查是通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0º、90º、180º、270º四个部位拉φ0.5mm的细钢丝测量。测量位置离A类接头焊缝中心线（不含球形封头与圆筒连接以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头）的距离不小于100mm。当壳体厚度不同时，计算直线度时应减去厚度差。注意母线的定义。6.1.2.2最大最小直经差测量承受内压的容器组装完成后，按要求检查壳体的圆度：a)壳体同一断面上最大内径与最小内径之差e，应不大于该断面内径Di的1%（对锻焊容器为1‰），且不大于25mm；b）当被检断面位于开孔中心一倍开孔内径范围内时，则该断面最大内径与最小内径之差e，应不大于该断面内径Di的1%（对锻焊容器为1‰）与开孔内径的2%之和，且不大于25mm。GB15151－89e≤0.5%Dn且Dn≤1200mm时其值不大于5mm且Dn1200mm时其值不大于7mm6.1.3封头形状的检测1、最大内径与最小内径之差测量：不超过内径的1%，最大不大于封头内径的1.25。2、形状偏差测量：用弦长等于封头内径３／４Ｄi的内样板检查椭圆形、碟形、球形封头内表面的形状偏差见图所示，其最大间隙不得大于封头内径Ｄi的１．２５％。检查时应使样板垂直于待测表面。对由成形的瓣片和顶圆拼制成的封头，允许样板避开焊缝进行测量。图6.1-9用样板测量封头几何形状偏差实际压力容器封头（碟形、锥形，半球形、椭圆形）存在着与理想设计形状之间的偏差，由于这些偏差的存在，在整个封头直径范围内将会使封头生产附加弯曲应力，它将导致封头的局部区域产生屈服。封头的形状偏差控制，也是压力容器检验中的重要环节。1、封头最大直径与最小直径测量测量封头的直径差Dmax—Dmin可使用卷尺和盘尺，有条件的工厂可以使用内径千分尺和内径套筒尺。正确的方法，将卷尺或内径千分基点、靠紧封头内壁或外壁的一端，测量端延着园弧方向左右滑动，读出最大切点数值，标准中没有确定测量点数、一般情况应测量4-8个点。一般封头直径差Dmax—Dmin不超过为封头内径的1%，最大不大于封头内径的1.25%。2.封头几何形状（曲率）的检测一般使用内样板检查椭圆形、碟形、球形封头内表面的形状偏差。按GB150-98规定，样板弦长应等于封头内径的3/4Di。检测前标好各测量点沿直径方向位置，样板放入封头内时，可用粉线校正，位置如图6.1-9，样板必须垂直于被检测表面，而后用直尺或塞尺读出最大间隙数值，以此方法反复测量几点，读出最大间隙数值。如果样板的曲面形状按标准形状尺寸制作测量并不方便，因为封头实际形状偏差是不规则的，检测时样板靠不上封头，不一定能够测准间隙的尺寸。理想样板应该是按标准形状尺寸画线后，在检测园弧面上全部都减去一定值（例如减10mm）画线剪裁，这样制作的样板使用方便，测量准确。碟形及折边锥形封头，过渡区转角半径不得小于图样的规定值（样板检查），封头直边部分的纵向皱折深度应不大于1.5mm（用圆弧样板靠后，塞尺检查）。球形封头分瓣冲压的瓣片尺寸允差应符合GB12337的有关规定。6.1.4组对装配检验塔式压力容器组装就是将筒节直立进行组装。垂直组装受到厂房和天车高度的限制，适合于比较短的筒体。卧式组装基本与塔式组装相同，但要注意固定支座与滑动支承的关系。换热器组对，关键是管束的装配。6.1.5焊缝外形尺寸测量测量以下几种：焊缝的咬边、余高；表面弧坑和飞溅物。注意GB150有关咬边的规定和C、D类接头的焊脚高度的规定。咬边不仅削弱了焊缝的承载截面积，更重要的是产生结构不连续而引起应力集中。高强度钢容器、承受交变载荷的容器、厚度较大的容器和低温下使用的容器都必须对焊缝的咬边严加控制。GB159-98有明确的规定，用于标准抗拉强度下限时值σb＞540Mpa的钢材及Cr-Mo低合金钢和不锈钢材制造的压力容器及焊接接头系数Φ取为1的容器，其焊缝表面不得有咬边，其它容器焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm，咬边连续长度不得大于100mm，焊缝两边咬边的总长不得超过该焊缝长度的10%。：焊缝的余高虽然不会减少承载截面积，但它明显构成了结构的不连续，在焊趾处产生应力集中。在交变载荷下，可能产生疲劳裂纹。低温压力容器也会因余高导致脆性开裂。C、D类接头的焊脚在图样无规定时取焊件中较薄者之厚度，补强圈的焊脚，当补强圈的厚度不少于8mm时，其焊脚等于补强厚度的70%且不小于8mm，焊脚高度测量见图6.1-10。焊规、焊缝检测尺、样板尺(GB150-89错边量与棱角度准确定义对口处钢材厚度δs按焊接接头类别划分对口错边量bＡＢ≤１２１２—２０２０—４０４０—５０５０≤１／４δs≤３≤３≤３≤１／１６δs，且≤１０≤１／４δs≤１／４δs≤５≤１／８δs≤１／８δs，且≤２０注：球形封头与圆筒连接的环向接头以及嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的Ａ类接头，按Ｂ类焊接接头的对口错边量要求。复合钢板的对口错边量b（见图6-13）不大于钢板复层厚度的５％，且不大于２mm。