压力容器实验指导书

1、压力容器实验指导书郭玉波 编洛 阳 理 工 学 院2013年04月学生实验守则一、 学生在实验前必须认真预习实验内容，掌握实验原理、实验目的和实验方法，经实验指导教师抽查合格后方能开始实验。未达到预习要求的学生应重新预习，经指导教师检查合格后方能进行实验。二、学生实验时应听从教师指导，严格按照仪器设备操作规程进行操作，严格遵守实验室各项规章制度。三、学生要爱护实验仪器设备和室内其他设施，节约实验材料，使用前应仔细检查设备，准备好后经实验指导教师许可后方可实验。如遇设备故障应及时报告实验指导教师，对丢失或操作不当者，要及时报告，并按“洛阳理工学院仪器设备损坏、丢失赔偿制度”进行处理。四、实验结束

2、后要如实填写“实验仪器设备使用记录本”。经实验室工作人员检查仪器设备、工具材料无误后方可离开。五、实验时不准大声喧哗和打闹，不准吸烟和随地吐痰，不准乱丢纸屑和杂物，不准穿拖鞋、背心和裤衩进入实验室，要保持实验室整洁和肃静。六、学生未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备和其他物品，不准私自携带物品出室。七、学生应认真按时完成实验报告，对教师退回的报告要认真重做。前次实验报告不合格或未交者，不准参加后续实验。最后一次实验结束后，应将实验报告交实验指导教师留存。八、实验时应注意安全，防止发生人身和设备事故。如发生事故应立即切断电源，迅速报告指导教师，并保护现场（不得自行处理），待指导教师查明原因后排

3、除故障方可继续实验。目 录实验一： 压力容器壳体薄膜应力的测量实验4实验二： 压力容器超声波探伤实验7实验三：压力容器磁粉检验实验10实验四：压力容器渗透探伤实验14实验一： 压力容器壳体薄膜应力的测量实验实验目的（1）掌握应变电测法测定容器应力的基本原理和测试技术； （2）了解容器应变测量时的布片原则和测量方法； （3）测定内压薄壁容器的应力分布情况； （4）验证薄壁容器应力的理论公式； （5）学会测量数据的处理和测量值的误差分析。 应力测量理论实验原理测量出所测壳体的两向应变 1和2 ，根据虎克定律求得薄壁壳体的应力两向应力 1 和2 。利用金属丝的电阻随其变

4、形而变化的电阻应变效应而工作的。电阻金属丝的电阻 R为： 当电阻丝受到拉伸变形时，其长度、截面积、电阻率分布改变了 L、F、，因而电阻值也改变了R。 电阻变化率其中： Ks 电阻丝灵敏系数，受几何形状变形关系(1+ 2 ) 压阻系数的影响。用电阻丝绕制而成的电阻应变片，还受到黏结剂、基底、横向布置的电阻丝变形等的影响。将之综合表达为，电阻应变片的电阻变化率与其长度方向的应变有如下关系： 其中： K电阻应变片的灵敏系数，一般由制造厂商从产品中按一定比例抽样，在单向应力状态下（弹性范围内）从标定装置中由实验方法得出。在应变片包装上标明其平均值及误差范围。一般K值范围在 1.73.6之间。 实验器材

5、 压力泵， 平盖压力容器，YJ-5 型静态应变仪，YJ22 型静态应变仪器，YJZ22平衡箱，应变片，丙酮，导线，电烙铁等。 实验步骤 （1）连接电源，打开应变仪预热 5分钟； （2）将平衡箱调零； （3）给压力容器加压至 0.5MPa。稳压20 分钟，然后测量各点应变值； （4）再给压力容器加压至 1MPa。稳压 20 分钟，然后测量各点应变值； （5）卸压，关电源。 实验报告要求 （1）将记录的实验数据用表列出，按照虎克定律计算出容器测试点处的薄膜应力，并绘制出被测容器应变片布置图。 （2）简述静态应变测量的基本原理和方法。 （3）根据应变测量数据计算实测应力，画出实测应力分布曲线。 （4

6、）用理论分析计算与测量结果进行对比并分析其误差原因。 6实验二： 压力容器超声波探伤实验实验目的熟练掌握CTS-9002型超声波探伤仪使用方法。熟练掌握横波探测焊缝缺陷的方法。概要平板对接焊缝中的缺陷如气孔、夹渣、未焊透等都呈体积型，有一定的大小。一般说来，从任何方向入射其上的超声波都有相当大的反射，但裂纹、未熔合这类缺陷以其一定的取向，须选择合适的入射方向。锅炉、钢制压力容器，电厂管道和船舶等对接焊缝的超声波探伤，一般应用斜探头发射的超声波倾斜入射焊缝，以探测其内部缺陷。 实验用品仪器：CTS-9002型超声波探伤仪    

7、0;                1台探头：2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头                  1个试块：RB-3型试块，参比试块      

8、                    各1块量具：钢尺                            

9、0;                           1支试件：双面焊平板对接焊缝试件                     

10、;    1块耦合剂：机油                                            

11、60;        1杯实验内容及步骤1按深度11调整扫描速度。2距离波幅曲线的校正。（1）根据被探工件的最大深度，从距离波幅曲线上查得对应的?3横孔的dB数，衰减旋钮调至此dB值。（2）探头压在RB3试块上，中间加适当的耦合剂。移动探头，找出相应深度的孔的最高回波。（3）调节增益旋钮，使回波达到基准高（垂直满刻度的50%）。3测试表面声能补偿量。（1）将斜探头置于参比试块（该试块的表面粗糙度与被探材料的表面粗糙度一致，结构尺寸与RB-3型试块相同。）上的A处，对准一孔（如H=60的孔）。衰减器预置30dB，调节

12、增益旋钮，使H=60的横孔回波为满幅度的50%，记下此时衰减器的读数N1。（2）将探头移至RB-3型试块上的相应位置处，只调节衰减旋钮，使?3横孔的最大反射波也为满幅度的50%，记下此时衰减器的读数N2。（3）表面声能补偿量4灵敏度的调整                              &

13、#160;   （1）在距离波幅曲线上查找探测深度与评定线对应的dB数N。（2）将衰减器置于，灵敏度即调整完毕。（也可以在距离波幅曲线上将判废线，定量和评定线同时向下平移）。5粗探斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上，中间加适当的耦合剂，作锯齿形扫查，探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区。在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°15°角的左右移动，若发现可疑信号应在母材的相应部位作上记号。6细探（1）当发现缺陷时，找到最强回波，调节衰减旋钮，使波幅达基准高，记下此时衰减器的读数Nf及缺陷深度h。（2）在距离-波幅曲线上查

14、找Nf与h的交点，求得该缺陷的当量和所在的区域。7缺陷的定位（1）发现缺陷后，找到最强回波，固定探头。（2）根据荧光屏上的水平刻度值读出缺陷的深度值h；根据探头K值，算出水平距离L，L=K·h。（3）用钢尺从探头前沿量至Ll的位置，如图7-4所示，在焊缝上作上记号。（l为斜探头前沿长度，即探头入射点至探头前沿的距离）。（4）记录缺陷的深度和水平位置。8测长缺陷波幅度于定量线上的要进行测长。本实验采用半波高度法（6dB法）测长。（1）找到缺陷的最强回波，固定探头，调节衰减旋钮，使波幅降到基准高。（2）将衰减器增益6dB，使缺陷回波升高，探头向左平行于缺陷移动，等波幅降至基准高时，固定探

15、头，在探头中心线所正对的缺陷位置上作记号。（3）再将探头向右平行于缺陷移动，当波幅降至基准高时，在探头中心线所正对的缺陷位置上作记号。（4）两记号之间的距离，即为缺陷的指示长度。9评级根据缺陷波幅及指示长度按超声波探伤相关标准评级。                              

16、0;               实验报告要求1绘制缺陷分布示意图，标出位置、大小。2根据缺陷波幅及指示长度，按超声波探伤相关标准评级。3如果探测结果与应得结果不同，试分析其原因？4如何区分可能出现的表面波反射信号？5使用不同K值横波探头检查厚度不同的钢板焊缝时，探头的前沿长度有什么要求？ 实验三：压力容器磁粉检验实验实验目的 1、掌握磁粉探伤的方法和过程。 2、观察、分析磁化规范和磁场方向对于探伤灵敏度的影响。实验装置及实验材料 l、磁粉探伤机

17、(CF-4000) 一台 2、灵敏度试块(A型试块) 一盒 3、磁悬液(载液：变压器油+煤油) 混合比1：1 磁粉：Fe304 1530gkg 适量 4、缺陷试件(自制) 二件实验原理 铁磁性金属材料的导磁率比空气的导磁率高得多，当它在磁场中被磁化以后，磁力线将会集中在材料里，如果材料的表面或近表面存在着气孔、裂纹和夹杂等缺陷，磁力线则难于穿过这些缺陷，因此就会在缺陷处形成局部漏磁场。这时，如果在材料表面上撒上微细的磁性粉末，磁粉就会磁化而被试件表面的漏磁场所吸引，聚焦在缺陷处，从而显示了缺陷的宏观迹象。 磁粉探伤只适用于铁磁性材料，如碳素钢、某些合金钢。顺磁性材料和逆磁性材料的导磁率接近于空

18、气的导磁率，所以不能进行磁粉探伤。试件表面存在漏磁场是应用磁粉探伤法来检验材料缺陷的必要条件。表面缺陷造成较大的漏磁程度，近表面缺陷造成较小的漏磁程度，埋藏较深的内部缺陷几乎不产生漏磁，所以磁粉探伤容易显示表面和近表面缺陷。较难发现深部缺陷(图1)。图1 缺陷位置对漏磁程度的影响 实验方法及步骤 l、磁化方法 （1）周向磁化 试件端面被两个电极夹持着并和电极夹持面保持良好的接触(图2)，通电以后，产生垂直于电流方向的环形磁力线，在轴向缺陷处形成漏磁场。图2 周向磁化(2)纵向磁化纵向磁化是通过线圈通电或电磁铁产生沿试件轴向或长度方向的磁力线(图3)，在横向缺陷处产生漏磁场。 （3）联合磁化 纵

19、向磁化和周向磁化同时进行，形成一个合成磁场，合成磁场的方向与试件轴线倾斜，在倾斜缺陷处产生漏磁场(图4)。图4 联合磁化 2、磁化电流的选定 磁化电流可采用直流或交流。强度较大的直流电形成稳定的磁场。有利于发现工件内埋藏较深的缺陷。交流电由于存在表面效应，显示表面缺陷较灵敏。在剩磁法探伤时，根据行标HBZ500274规定，磁化电流值要按被检材料的尺寸选定。即 I=KS (1) 式中：K常数，被检材料为板材时，K=1 6；被验材料为圆柱体时，K=25； S被检材料的厚度或直径。(mm) 3、退磁方法 有交流退磁和直流退磁，直流退磁是把试件放在磁板之问，电磁铁线圈通电后，应使开始退磁的磁场强度高于

20、磁化的磁场强度。随后退磁电流逐渐减小并反相，“减小相反”的次数取决于材料的磁导率。磁导率低的材料一般需30次左右。磁导率高的材料可减为10次左右，但必须使电流减小到最小值。 退磁后，用一枚大头针靠近试件，观察它是否被退磁后的试件吸引，以判断试件的剩磁强弱。 4、灵敏度试片的使用 灵敏度试片可用来检查磁化规范、磁粉或磁悬液的性能。A型灵敏度试片用软磁材料制作，试片的一面刻槽(图5)。使用时把刻有槽的一面贴在试件上，与试件一起进行磁化，适当调节磁化电流直至刻槽能被磁粉清晰显示为度，这时的磁化电流值即为所需求的，而且所用的磁悬液比较恰当。图5 A型灵敏度试块5、实验步骤（1）清除试件表面的油污和氧化

21、皮，试件表面的铁屑和锈斑，用喷丸或酸洗方法清除。油污和赃物用煤油清除。（2）选择适当的退磁电流，根据灵敏度试块上刻槽显示的痕迹来判定所选电流值是否合适。（3）对试件进行纵向磁化。（4）把磁化后的试件浸入磁悬液内23分钟后取出。（5）检查试件表面，观察有无缺陷显示。（6）退磁。实验结果的整理与分析实验结果记录在下表。试件号磁化方法磁化规范退磁方式显示的试件表面缺陷图形电压（V）电流（A）11、 分析磁化电流大小对磁痕显示的影响。思考题1、 磁粉探伤中如何防止漏检和误判，保证检验质量。2、 比较磁粉探伤、X射线探伤和超声波探伤的特点，如何恰当选用这些探伤方法。实验四：压力容器渗透探伤实验实验验目的

22、 1、掌握渗透探伤的方法和过程。 2、了解渗透探伤灵敏度的控制方法。实验材料 1、着色渗透剂 一瓶 2、清洗剂 一瓶 3、显象剂 一瓶 4、辐射状渗透探伤灵敏度试块 一块 5、表面开裂的试件 一个实验原理 渗透探伤方法是利用具有高渗透性的液体作为渗透剂，将它喷或涂敷在工件表面时，若工粹表面具有开口型的气孔、裂纹等缺陷时，渗透剂就会渗透至缺陷的内部。当工件表面的渗透剂被清洗之后，由于缺陷内部有渗透剂残留，所以在用显象剂喷涂敷在工件表面上，进行显像时，缺陷处的的渗透剂将被显像剂吸附出来而显示缺陷的大小及形象的方法。因此渗透探伤法只能探测工件表面的开口型缺陷。依据渗透探伤时，所用渗透剂的特性不同，渗

23、透探伤又分为二种。一种是使用掺有红色染料的渗透剂(称为着色探伤)。另一种是使用掺有荧光物质的渗透剂(称为荧光探伤)。 着色探伤在显像后，可以在日光下依据红色染料的痕迹来判定缺陷的有无，缺陷的大小及形象。而荧光探伤在显象后必须用紫外线灯照射，然后在黑暗处依据荧光物质所发出的黄色或绿色荧光的有无及痕迹来判定敏陷的有无及缺陷的大小及形象。实验方法及步骤 本实验采用着色渗透探伤法进行实验。探伤前首先应清洗工件表面的锈、油漆、油漆、水分等影响渗透剂渗透的障碍。可酸洗去锈，热水煮去油或碱洗去油，喷砂去除氧化皮等，然后干燥去水。工件表面清洗之后即可进行探伤。 l、渗透：在工件表面喷或涂敷渗透剂，并在室温下l 540°C保持lO20分钟，以保证渗透剂能有足够的时问渗透至缺陷中去。 2、清洗：洗去工件外表面的渗透剂。 可用擦洗、水洗或者用溶剂洗。水洗时，可用水压1.53kgcm2的水进行冲洗，洗净为原则。溶剂洗时，因溶剂