压力容器的无损检测.doc

无损检测大作业题目名称： 无损检测 学生姓名： 刘军发 院 (系)： 材料10901 专业班级： 10901 学号（序号）： 13 压力容器的无损检测 压力容器是现代工业生产中使用最多的高压容器简体结构形式之一。由于其制造条件较低、韧性好、脆性破坏的可能性小和安全性较高等优点，在国内得到大量应用，自1958年以来，一直是我国生产高压容器筒体的一种主要结构形式这种容器的结构是由内筒及在其外面包扎的多层层板构成，封头一般采用球形封头，且一般无人孔。这种容器常用于存储高压氢气或氮气，一般规格为$800 minx37 mm(19 mm+6 mmX 3)9 150 mm，工作温度为常温。在制造过程中，对其对接焊缝内部缺陷选用射线检测；对焊缝表面缺陷选用磁粉检测，无法进行磁粉检测的焊缝应选用渗透检测。定期检验中以声发射和磁粉检测为主。带内衬的压力容器在这里是指内衬为非金属隔热材料的容器。这类容器由于内部有衬里，其内表面无法检测，内衬的损坏程度对容器的安全运行至关重要，一般是决定容器是否大修的最主要因素。内衬的损坏及脱落，将使容器金属直接曝露在高温下，使强度降低，出现鼓包并迅速氧化，从而导致容器失效破坏。这种容器常用于石油化工行业中的催化剂再生作业，一般规格为6 700 mm$8 900 mm24 mm30 rnrn35 150 mm，工作温度为120180。这类容器在制造中除对所有对接焊缝应进行射线检测外，部分焊缝应进行超声检测抽查；对于焊缝表面缺陷则选用磁粉检测，无法进行磁粉检测的焊缝应选用渗透检测。这类容器在使用中容易产生内部衬里损坏，必须在线监测，主要采用红外热成像技术检测内衬的完好性。在定期检验时，焊缝外表面选用磁粉检测，角焊缝选用渗透检测；焊缝内表面及内衬挂钉角焊缝的开裂情况可采用超声检测。 原材料的无损检测与非金属压力容器配套的承压金属材料质量按压力容器安全技术监察规程和相关标准要求进行检测。非金属压力容器用材料的质量及规格应符合相应的国家和行业标准的规定。材料制造单位应按相应安全技术规范和标准的规定向用户提供质量证明书，并在材料或材料的包装上明显部位作出清晰、牢固的，至少包括材料制造的标准代号、材料牌号及规格、批号、材料生产单位名称及检验印鉴的标志。材料质量证明书的内容必须齐全、清晰，并加盖材料制造单位的质量检验章。原材料的检测主要是目视检测和材料产品说明书和证明文件的复查，必要时辅以化学和物理测试，如树脂含量、材料性能、不可溶组分的测定，用于换热器受压元件的石墨材料，有时需复验热导率、电阻率、膨胀系数和渗透性等。射线、超声、磁粉和渗透等金属压力容器无损检测技术通常并不适用。11 制造过程中的无损检测技术目视检测非金属压力容器的目视检测主要有如下内容：(1)石墨制压力容器 石墨件表面有无分层、碎片和裂纹等。 石墨粘接缝的胶泥是否完好。(2)玻璃钢制压力容器 容器角接、搭接及简体与封头的内粘接缝胶料是否饱满，有否脱胶、胶层起皮及粘接缝裸露，粘接基面法兰有否角裂、起皮、分层、破损等质量缺陷。 人孔、检查孔、接管法兰及其内补强结构区有无破损、起皮、分层和翘边等缺陷。 容器本体、内支撑架及内件联结是否牢固，联结受力区有无裂纹和破损等质量缺陷。 容器内表面应光滑平整，无杂质、纤维裸露、裂纹和明显划痕。 容器内表面有无变色、龟裂、树脂粉化和纤维失强等化学腐蚀缺陷。 容器内表面有否破损、裂纹、银纹等力学腐蚀缺陷。 容器内表面有无溶胀、分层和鼓泡等浸渗腐蚀缺陷。(3)全塑料制压力容器 其本体、接口部位、焊接接头及内壁等老化程度、变形和泄漏等。安全附件检查。 支承或支座的损坏、倾斜、开裂和紧固螺栓的完好情况。 运行的稳定情况。 111 制造工艺及容易产生的缺陷多层包扎容器一般是由多个筒节组对焊接而成的筒体，每个筒节由内筒及在其外面层层包扎的多层层板构成，封头一般采用单层球形封头。首先进行的是筒节的内筒焊接，完成后进行第一层层板的包扎和焊接，再进行第二层层板的包扎和焊接，直至所有层板包扎焊接完毕，即完成了一个筒节的制造。所有筒节制造完成后进行组对焊接，最后与封头组对焊接2。制造过程中容易出现的缺陷有夹渣、气孔、未焊透、未熔合及裂纹等焊接缺陷。这类容器的材质通常为16MnR，对焊缝内部缺陷一般采用射线或者声检测，对焊缝表面缺陷采用磁粉或渗透检测。1_12 制造过程中的射线和超声检测GB 15O一1998钢制压力容器规定，多层包扎压力容器的内筒钢板应进行100 超声检测，检测方法和质量标准按JB 4730-1994(压力容器无损检测要求进行，钢板质量等级应不低于级。超声检测时，若板厚 20 mm，应选用晶片面积150 nllTl2的5 MHz纵波双晶直探头和阶梯标准试块；若板厚为20250 lain，应选用 1425 lain或晶片面积42oo lain 的25 MHz纵波单晶直探头和 5 lain平底孔标准试块。GB 150标准规定，多层包扎压力容器内筒的A类焊接接头进行100 射线检测；另外，由于多层包扎压力容器属于第三类压力容器，根据压力容器安全技术监察规程规定，第三类压力容器的对接接头必须进行100 射线检测，因此多层包扎压力容器对接环焊缝应进行100 射线检测；检测按JB 4730标准要求进行，射线照相质量等级应不低于AB级，焊缝缺陷等级不低于级为合格。射线检测时首先考虑的是透照方式的选择，对于纵焊缝选择单壁透照，对于环焊缝选择中心透照，最后一道筒体与封头的对接焊缝采用环缝外透照方式。其次是射线能量与曝光量的选择，射线能量应在X射线能穿透的情况下选择较低能量，且曝光量应 15 mA min(焦距700 mm)。然后是焦距的选择，确定焦距时最小焦距 10 db (单位为mm，d为有效焦点尺寸，b为射线源侧工件表面至胶片的距离)。再次是散射线的控制，尤其是环缝外透和纵缝透照时，必须做好背散射的防护和检查。最后是暗室处理，严格控制好显、定影液的温度、浓度和处理时间，确保底片黑度与灰雾度达到要求。113 制造过程中的表面检测GB 1 50标准规定，若层板材料标准抗拉强度下限值Orb540 MPa，层板的C类焊接接头应进行100 表面检测；检测方法和质量标准按JB 47301994要求进行，缺陷等级I级为合格。另外，压力容器安全技术监察规程规定，对有无损检测要求的角接接头，应进行100 表面检测。磁粉检测主要是检测焊缝的表面缺陷。检测前，首先应检查所配制的磁悬液浓度是否合适，如磁悬液浓度太高，易产生伪磁痕，磁悬液浓度太低，灵敏度会降低；其次要检查磁轭的提升力是否达到标准要求。现场检测时，必须采用标准试片对检测系统的综合灵敏度进行检查，只有综合灵敏度符合标准要求时才能作业。使用交叉磁轭时，要注意四个磁极端面与检测面之间尽量贴合，最大间隙1-5 lain，连续拖动检测时，检测速度应尽量均匀，一般4 mmin。另外，被检焊缝及两侧磁轭所接触到的表面应打磨到露出金属光泽，不得有油脂、铁锈、氧化皮或其它粘附磁粉的物质。渗透检测主要是用于磁粉检测无法进行的部位或非铁磁性材料的焊接接头表面缺陷，如小直径接管的角焊缝等位置或奥氏体不锈钢焊接接头等。渗透检测一般采用溶剂去除型渗透剂。渗透探伤时，首先应注意环境温度，如温度不在1O5O ，必须采用非标准温度检测方法。其次被检表面不得有影响检测结果的铁锈、氧化皮、焊接飞溅及各种防护层。然后是要有足够的渗透时间，一般 10 min。再次是去除时一要防止过清洗，二要在擦拭多余渗透剂时只能保持一个方向。最后是显像剂喷涂一定要均匀且薄，观察显像要在显像剂施加后的760 rnjn进行。12 定期检验中的无损检测技术121 容器使用中的特点和容易产生的缺陷这类容器在使用中主要用来存储氢气和氮气，这些介质的进出将造成压力的波动，形成载荷的疲劳作用。由于介质无腐蚀作用，因此使用中容易出现的缺陷主要是裂纹。为确保压力容器的安全行，根据压力容器安全技术监察规程，在用压力容器在6a(年)内应停车定期检验。在用定期检验以宏观检验和壁厚测定为主，还包括磁粉、渗透、射线、超声和声发射等无损检测手段。对于多层包扎容器，尤其是没有人孔时，因为无法从内表面进行检测，且除最外层的层板外，其余各层的纵焊缝均被包扎，常规的无损检测方法无法对其进行全面检验，声发射是非常合适的一种检测手段。122 声发射检测声发射检测是在容器受载过程中进行动态整体检测的一种技术。采用声发射检测时，由于层板间会产生一定的摩擦信号，故应进行至少两次升压和多次保压的加载方法l1。首先，根据被检对象的尺寸规格及受力分布情况，确定声发射探头布置阵列。由其结构特点可知环焊缝是受力最薄弱的部位，因而也是检测的重点，探头应沿环焊缝布置。探头之间的间距可通过衰减试验和现场背景噪声来确定，衰减试验时信号激励部位最好选在开有手孔的封头一端的内表面，这样能确定内部声发射信号的实际传播距离。其次，设定声发射检测参数和探头灵敏度，参数大小应根材质的声发射特性和现场噪声来设定。探头灵敏度标定是检测的一个重要环节，一般采用 05 mm的HB铅心折断作为声发射信号，所有探头的灵敏度分贝值差应O K的物体将产生红外辐射的原理进行检测的一种技术，物体发射的红外线被红外热像仪接收并转换为电信号经计算机处理，最后显示出被测物体任何一点的温度，最终的显示结果为一幅物体温度场分布的图形。由于内衬的损坏，高温直接传递到容器器壁上，器壁温度将明显上升，造成外壁表面温度场的不同分布，故可根据外表面温度场的分布情况来判断内部衬里工作状态。检测前应根据容器的现场地理位置，从不同方向及不同距离对容器进行全面测试，每个方向最好用测距仪和经纬仪测出被测部位的定位指示十字标中心的空间坐标。测试部位的空间坐标定位是红外定量诊断分析的一个重要基础。检测前热像仪应用黑体炉进行标定，现场检测时对于难检测部位、可疑部位和精度要求较高部位还应使用红外点温仪及接触式点温仪对测试结果进行互相校正，测试结果的温度值误差应 士10C且 9O 引。红外诊断分析首先是容器表面温度场总体分析，在所采集的热像图中选取一些具有代表性的点进行诊断，找出表面温度最高点的位置及温度值大小，同时其它超温区也应进行标识。表面大部分温度在工作温度以下则说明大部分衬里工作正常。其次是衬里损伤诊断，在温度场总体分析的结果中选出局部超温的部位，确定其中心位置高度、方位、最高温度值及损伤面积。最后是根据损伤部位面积、温度分布走向和温度分布梯度等特征来判断损伤类型，损伤类型一般有脱落、裂纹、鼓包、减薄损伤和其他损伤。另外，红外检测的趋势分析也是非常有意义的。由于红外检测采用的是计算机检测分析，其所有检测数据均采用计算机处理并可建立检测数据库。因此，在多次定期检测和诊断分析的基础上，可建立反映同一台设备在不同时期、同一区域的温度场变化趋势走向与时间顺序相关联的曲线图，预测内衬的损伤程度趋势，确定容器的安全状态。223 容器使用过程中焊缝检测存在的问题在带内衬容器运行期间对其本体焊缝及内表面内衬挂钉角焊缝开裂情况的检测目前还很困难，但国内已开始开展高温超声检测技术研究，有望解决部分问题。23 定期检验时的无损检测技术根据压力容器安全技术监察规程和在用压力容器检验规程，在用压力容器36 a应停车定期检验。对于带内衬容器，定期检验时以宏观检验和壁厚测定为主，由于内衬的覆盖，该类容器的内表面无法检测，因此必须采用超声局部抽查法检测焊缝内表面开裂情况。此外，对焊缝外表面采用表面检测。231 定期检验时的超声检测在停车期间，由于内表面有内衬，对本体焊缝及内表面内衬挂钉角焊缝开裂情况，可在外部进行超声检测。超声检测前要将被检部位表面的防护层打磨平整，确保探头耦合良好。仪器扫描调整时，最好采用1：1深度定标，另外探头的晶片尺寸不要太大(约13 mmX13 mm)，K值为1525，前沿尽量短，最好在10 mm左右。检测过程中最好采用一次波探测缺陷，如用二次波探测到缺陷，则必须从另外一侧进行仔细的复核，尤其是水平和深度位置。检测后要注意缺陷分布位置的准确记录。232 定期检验时的表面检测对于容器焊缝外表面的缺陷，由于该类容器材质一般为铁磁性，故应采用磁粉检测，因为磁粉检测的灵敏度要高于渗透检测，对于小接管或支撑的角焊缝等不适于用磁粉检测的部位采用渗透检测。表面检测的部位为所有焊接接头的外表面和工卡具拆除的焊迹表面。由经验知，该容器易出现表面应力腐蚀裂纹的部位主要是容器本体对接焊缝、热影响区和挂钉焊缝热影响区，尤以内表面最为严重。因此，如条件许可，可适当拆除少部分内衬，用磁粉检材颠簸时传感器阵列中的各个绕组将同时增大或缩小与管材间的距离，传感器阵列与管材接触面成一定的形状，将能保证颠簸时各绕组磁阻有基本相同的变化，所以由颠簸在各绕组产生的电动势将基本相同，且没有时差。若将两个相间的绕组同名端连接在一起，其输出电动势将是两个绕组电动势的叠加。由缺陷引起的电动势由于时差原因，将分时输出两个相位不同的脉冲信号。若是颠簸产生的电动势，因没有时差且两个电动势大小基本相同但相位相反，所以将使输出接近为零。阵列绕组形成的两组输出，分别接入两个前置放大器，将获得的信号放大。放大后的信号送入由运算放大器组成的减法器。若两组信号相位相同，输出将是它们的差值。对于颠簸产生的电动势，利用两个绕组反相叠加后虽然已接近零，但由于各种原因使其不可能真正为零。这两组输出信号放大后，经减法器再次反相叠加，会使由颠簸产生的输出电