压力容器、压力管道检验()

2020年10月15日1压力容器、压力管道检验检测简明教程天华化工机械及自动化研究设计院有限公司化学工业设备质量监督检验中心高级检验师杨海军教授级高级工程师电话：[phone]邮箱：[e-mail]2020年10月15日2第一部分无损检测2020年10月15日概述目前，无损检测技术已经在机械制造、冶金、石油化工、兵器、船舶、航空与航天、核能、电力、建筑、交通等行业获得广泛应用，成为控制产品质量、保证设备安全运行的极为重要的技术手段。在工业领域，目前最常用的有射线检测(RT)、超声波检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)、超声波衍射时差法检测（TOFD）、涡流检测(ET)、声发射检测（AE）等。2020年10月15日4焊接接头分类：2020年10月15日51)圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头。2)壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头，均属B类焊接接头。但已规定为A、C、D类焊接接头除外。2020年10月15日63)平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头，以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接头。4)接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头。但已规定为A、B类焊接接头除外。备注：压力管道上的焊接接头主要为环向接头，也有插入式支管的角接接头。不分类。2020年10月15日7第一章射线检测（RT）2020年10月15日1.1射线检测（RT）原理:射线在穿透物质过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而使其强度减弱，强度减弱程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。如果被透照物体的局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于物体的衰减系数。该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光，进行暗室处理后即可得到合适的底片。2020年10月15日1.2射线检测（RT）特点:1）检测结果可直接记录在底片上；2）缺陷定性定量准确；3）体积型缺陷检出率很高，而面积型缺陷的检出率较低；4）适宜检测较薄工件，不适宜检测较厚工件；5）对接焊接接头的检测较为方便，角接焊接接头检测效果差。6）难以确定缺陷在工件中厚度方向上的位置；7）检测速度慢，检测成本高；8）射线对人体有伤害。2020年10月15日1.3射线检测的适用性和局限性1）适用性：适用于对压力容器的A、B、（D）类焊接接头及压力管道的环向焊接接头进行检测；可发现裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。2）局限性：不适宜用于板材，棒材，锻件等的检测；厚度越大，灵敏度越低；对透照空间有一定的要求。2020年10月15日11X射线探伤机2020年10月15日122020年10月15日132020年10月15日142020年10月15日152020年10月15日16第二章超声检测（UT）2020年10月15日2.1超声波检测（UT）原理:频率超过20000Hz的声波叫超声波。用于检测的超声波，频率为0.4~25MHz，其中用得最多的是1~5MHz。在日常检测工作中，A型脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。一般在金属材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射、折射、衍射、波形转换等，接受相关信号并进行分析处理，即可对材料内部的不连续性进行判定。2020年10月15日2.2超声波检测的一般步骤1）选择超声检测面；2）检测面预处理;3）选择探伤系统（仪器、探头、试块、耦合剂等）进行探伤；4）检测结果评定。2020年10月15日超声波检测常用试块*钢板用标准试块有CBI和CBⅡ。*锻件用标准试块有CSI，CSⅡ和CSⅢ。*焊接接头用标准试块有CSK-ⅠA，CSK-ⅡA，CSK-ⅢA，CSK-ⅣA，GS1～GS4和T形等。*管件用对比试块有：管纵向人工缺陷试块和管横向人工缺陷试块。2020年10月15日.2.3超声波检测的特点：1）超声波检测的优点:穿透力强、设备轻便、检测效率高、检测成本低，能即时知道检测结果(实时检测),能实现自动化检测，在缺陷检测中对危害性较大的裂纹类缺陷特别敏感。2）超声波检测的缺点:通常需要耦合介质使声能透入被检对象，需要有参考评定标准，特别是显示的检测结果不直观，因而对操作人员的技术水平有较高要求等。此外，对于小而薄或者形状较复杂，以及粗晶材料等工件检测还存在一定困难；A型脉冲反射式检测无直接见证记录。2020年10月15日2.4超声波检测的适用性和局限性（1）适用性：目前，适用于对铁磁性材料制压力容器的A、B、C、D类焊接接头及压力管道的焊接接头进行检测。可发现裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。（2）局限性：不能用于奥氏体等粗晶材料制压力容器及压力管道的焊接接头检测，也不能用于母材厚度小于8mm的焊接接头检测。2020年10月15日22仪器、探头与试块2020年10月15日23仪器、探头与试块2020年10月15日24第三章磁粉检测（MT）2020年10月15日3.1基本原理：铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。如图1－1所示。2020年10月15日3.2磁粉检测程序1）预处理；2）磁化；3）施加干磁粉或磁悬液；4）磁痕的观察与记录；5）缺陷评级；6）退磁；7）后处理。2020年10月15日3.3磁粉检测的适用性和局限性1）适用性：适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹）目视难以看出的不连续性。可对压力容器的A、B、C、D类焊接接头、在役的零部件及压力管道的焊接接头进行检测；还可对板材、管材、棒材、铸钢件及锻钢件等进行检测。可发现裂纹、夹渣、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。2020年10月15日2）局限性：不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈焊条焊接的焊接接头，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20°的分层和折叠等也难以发现。2020年10月15日292020年10月15日302020年10月15日312020年10月15日32第四章渗透检测（PT）2020年10月15日4.1渗透检测的工作原理:零件表面施加含有着色染料或荧光染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中，去除零件表面多余的渗透液并干燥后，再在零件表面施加显象剂，同样在毛细管作用下，显象剂将缺陷中的渗透液吸附出来，即渗透液回渗到显象剂中，在一定的光源下（白光或黑光），缺陷处的渗透液痕迹被显示出来（红色或黄绿色荧光），从而检测出缺陷的形貌及分布状态。2020年10月15日4.2操作步骤（见图1-1）:2020年10月15日354.3渗透检测的适用性和局限性：1）适用性：适宜检测金属、非金属零部件或材料的表面开口缺陷，可对压力容器的A、B、C、D类焊接接头、在役的零部件及压力管道的焊接接头进行检测；还可对板材、管材、棒材、铸钢件及锻钢件等进行检测，且不受零部件化学成分、结构、材料磁性及缺陷形状和方向的限制。可检测裂纹、疏松、气孔、夹渣、冷隔、折叠等缺陷。2）局限性：不适用于检查表面多孔性材料或零件，例如粉末冶金零件及多孔陶瓷等。重复性差，污染较严重。2020年10月15日36溶剂去除型着色渗透检测（ⅡC-d）2020年10月15日37第五章超声波衍射时差法（TOFD）2020年10月15日5.1TOFD检测原理：衍射时差法(TOFD)是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法。2020年10月15日接收探头直通波上端点下端点内壁反射信号TOFD检测原理演示2020年10月15日405.2TOFD的优点：1）对于焊缝中部缺陷检出率很高；2）容易检出方向性不好的缺陷;3）可以识别向表面延伸的缺陷;4）通过时间差检测缺陷的信号;5）和脉冲反射法相结合时效果更好。2020年10月15日415.3TOFD的缺点：（1）在外表面附近有约3mm的盲区；（2）内表面附近也可能存在盲区；（3）对“噪声”敏感；（4）夸大了一些良性的缺陷,如气孔,夹渣等。2020年10月15日5.4TOFD的适用性和局限性1）适用性：适用于对铁磁性材料制压力容器的A、B、C、D类焊接接头及压力管道的焊接接头进行检测。可发现裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。2）局限性：目前还不能用于非铁磁性材料制压力容器及压力管道的焊接接头检测，也不能用于母材厚度小于12mm的焊接接头检测。2020年10月15日432020年10月15日44第六章涡流检测（ET）2020年10月15日6.1涡流检测的原理将一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流产生，即涡流。由于导体自身各种因素（如电导率、磁导率、形状，尺寸和缺陷等）的变化，会导致涡流的变化，利用这种现象判定导体性质、状态的检测方法，就称为涡流检测。根据检测到的试件中的涡流信息，就可以判定试件的材质、缺陷形状及尺寸等。由于试件形状及检测部位不同，所以检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同。为了适应各种检测的需要，人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。2020年10月15日466.2涡流检测程序1）预处理；2）选择检测规范；3）调节仪器；4）检测；5）对检测结果进行分析、处理。2020年10月15日6.3涡流检测的特点1）适用于各种导电材料的试件探伤；2）可以检出表面和近表面缺陷；3）探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测；4）采用非接触式检测，检测速度快；5）对形状复杂的试件很难应用；6）不能直观显示缺陷形状和性质；7）检测干扰因素较多，容易引起杂乱信号；8）由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出；9）测厚结果不同于超声测厚。2020年10月15日48第七章声发射检测（ET）2020年10月15日7.1声发射检测的基本原理声源发射的弹性波传播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。2020年10月15日7.2声发射技术的特点优点：1）是一种动态检验方法；2）对线性缺陷较为敏感；3）在一次试验过程中能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态；4）可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报；2020年10月15日优点：1）适于其它方法难于或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境；2）对于在役压力容器的定期检验，声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产；3）对于压力容器的耐压试验，声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作压力；4）适于检测形状复杂的构件。2020年10月15日（1）对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验。因为声发射特性对材料甚为敏感，又易受到机电噪声的干扰；（2）声发射检测，一般需要适当的加载程序。多数情况下，可利用现成的加载条件，但有时还需要特作准备；（3）声发射检测目前只能给出声发射源的部位、活性和强度，不能给出声发射源内缺陷的性质和大小，仍需依赖于其它无损检测方法进行复验。局限性：2020年10月15日7.3声发射检测的应用1）确定声发射源的部位；2）分析声发射源的性质；3）确定声发射发生的时间或载荷；4）评定声发射源的严重性。一般而言，对超标声发射源，要用其它无损检测方法进行局部复检，以精确确定缺陷的性质与大小。537