无损检测方法

1、压力管道检测试验技术压力管道检测试验技术 中国特种设备检测研究院 李光压力管道检验最重要的内容是对管道的整体和局部进行一系列检测和试验，这些检测和试验中，有些属于应会项目，即由压力管道检验人员亲手操作或亲自主持完成的项目，例如 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； 有些属于应知项目，即委托有关专业技术人员来完成的项目，例如 金相试验、硬度试验、化学元素分析、力学性能试验、无损检测等。对于前者，压力管道检验人员应熟练掌握应用。而对于后者，则要求了解其基本原理、实施方法、工艺要点、适用范围与不适用场合、优点和局限性。这样才能在压力管道检验中，

2、针对压力管道状况、现场条件、可能产生缺陷的性质来正确地选择检测项目和方法，综合各种的检测和试验结果，最终对压力管道安全性能作出全面、准确的评价。1 压力管道宏观检查与测量技术压力管道宏观检查与测量技术v 外部宏观检查的方法简单易行，可以直接发现管道外部比外部宏观检查的方法简单易行，可以直接发现管道外部比较明显的缺陷，快速获得管道的总体质量印象，从而为下一较明显的缺陷，快速获得管道的总体质量印象，从而为下一步其他检验内容，包括检测项目、方法、比例、部位的选择步其他检验内容，包括检测项目、方法、比例、部位的选择和实施提供依据。和实施提供依据。v 宏观检查包括目视检查和几何尺寸测量。管道的几何尺宏观

3、检查包括目视检查和几何尺寸测量。管道的几何尺寸测量包括管道组成件和支承件的结构尺寸、形状尺寸、缺寸测量包括管道组成件和支承件的结构尺寸、形状尺寸、缺陷尺寸、以及厚度尺寸等。其中厚度测定需要使用超声波仪陷尺寸、以及厚度尺寸等。其中厚度测定需要使用超声波仪器，其余项目则是根据需要使用各种不同的手工量具进行检器，其余项目则是根据需要使用各种不同的手工量具进行检查，所以又称量具检查。查，所以又称量具检查。v 几何尺寸测量又可分为管线几何尺寸测量和组成件与支几何尺寸测量又可分为管线几何尺寸测量和组成件与支承件几何尺寸测量两类。前者对管道的主要几何尺寸进行检承件几何尺寸测量两类。前者对管道的主要几何尺寸进

4、行检测，通常是在管道安装过程中或安装接近完工阶段的规定验测，通常是在管道安装过程中或安装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。收项目；而后者则是在目视检查的基础上进行的定量测量。1.1目视检查v 目视检查是指检验人员用肉眼对管道的结构和表面状态进行检查，目视检查是指检验人员用肉眼对管道的结构和表面状态进行检查，目目视检查是一种定性检测，目视检查对易于观察或能暴露检查的组成件、视检查是一种定性检测，目视检查对易于观察或能暴露检查的组成件、连接接头及其它管道元件的部分在其制造、制作、装配、安装、检查或连接接头及其它管道元件的部分在其制造、制作、装配、安装、检查或试

5、验之前、进行中或之后进行观察。这种检查包括核实材料、组件、尺试验之前、进行中或之后进行观察。这种检查包括核实材料、组件、尺寸、接头的制备、组对、焊接、粘接、钎焊、法兰连接、螺纹或其它连寸、接头的制备、组对、焊接、粘接、钎焊、法兰连接、螺纹或其它连接方法、支承件、装配以及安装等的质量是否达到规范和工程设计的要接方法、支承件、装配以及安装等的质量是否达到规范和工程设计的要求。求。v 在用检验目视检查包括：泄漏检查、防腐绝热层检查、振动检查、位置在用检验目视检查包括：泄漏检查、防腐绝热层检查、振动检查、位置与变形检查、支吊架检查、阀门检查、法兰检查、膨胀节检查、阴极保与变形检查、支吊架检查、阀门检查

6、、法兰检查、膨胀节检查、阴极保护装置检查、蠕胀测点检查、管道标识检查、管系总体结构检查、管道护装置检查、蠕胀测点检查、管道标识检查、管系总体结构检查、管道组成件检查、焊接接头检查、腐蚀检查等组成件检查、焊接接头检查、腐蚀检查等v 对于管道内表面的检查，可以利用内窥镜进行检查。对于管道内表面的检查，可以利用内窥镜进行检查。v 锤击检查也是一种常用的辅助方法，根据锤击时所发出的声响和小锤击检查也是一种常用的辅助方法，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。锤弹跳程度的手感来判断该查部位是否存在缺陷。1.2 管道几何尺寸测量管道几何尺寸测量v (1). 错边量与棱角度的

7、测量错边量与棱角度的测量v 通常可采用焊规、焊缝检测尺、样板尺、取形规等工通常可采用焊规、焊缝检测尺、样板尺、取形规等工具测量错边量与棱角度。具测量错边量与棱角度。v 焊规测量时，将焊规的基准面靠平在被测焊缝的一侧，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，焊规必须与管道的轴向平行，垂直于管道检测环向焊缝，焊规必须与管道的轴向平行，垂直于管道的环向中心切线，如图的环向中心切线，如图1-1。如果检测的是纵向焊缝，焊。如果检测的是纵向焊缝，焊规必须与管道的环向切线平行，垂直于管道

8、的轴向中心切规必须与管道的环向切线平行，垂直于管道的轴向中心切线，如图线，如图1-2。需要注意，检测纵向焊缝时，由于焊规基。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，特别是管道准面为一平面，在曲面上很难或不太好靠平，特别是管道直径较小的焊缝对接缝，有经验的检验员一般采用左右两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。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。不难看出，焊规测量纵向焊缝错边量的测量误差较大。v v 图1-1 焊规检测环向焊缝 图1

9、-2 焊规检测纵向焊缝v 图1-3 焊缝检查尺检测纵向焊缝v 采用焊缝检测尺来测量错边量与棱角度的精确度要高一些。如图1-3。v 焊缝检测尺测量时先将焊缝尺的v 两基准点（支脚）调整到所需的v 管道直径刻度上，将检测尺平行v 于管道的环向切线，垂直于管道v 轴向中心线，检测尺滑动时，在v 对接焊缝的两边各测一点，测得v 的两次数据之差，为该纵向对接焊缝的错边量数值。图1-4 样板R检测完工的纵焊缝v 样板尺测量错边量与棱角度见图.1-3。图1-4为样板尺测量完工的纵向对接焊缝。 图1-4 样板R检测完工的纵焊缝v 在用工业管道在用工业管道：当错边缺陷超过下表的范围时，若管道经过长期使用且该部位

10、在全面检验中未发现较严重的缺陷时，安全状况等级可定为2级或3级；若伴有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷时，定为4级。 新安装工业管道新安装工业管道：不等壁厚的工件对接时，薄件端面的内侧或外侧应位于厚件端面范围之内。当内壁错边量大于10%或2mm时，或外壁错边量大于3mm 时，焊件端部进行削薄修整。管道级别管道级别错边量（错边量（mm）安全状况等级安全状况等级GC1外壁错边量小于壁厚的20%且不大于3mm2级GC2、GC3外壁错边量小于壁厚的25%且小于5mm2级v (2).弯管的不圆度、褶皱弯管的不圆度、褶皱v v 承受内压的弯管其不圆度应不大于8；承受外压的弯管其不圆度应不大于3。 弯管内侧褶

11、皱高度弯管内侧褶皱高度h hm m 应不大于管子外径的应不大于管子外径的3 3；波浪间距；波浪间距a a 应大于等于应大于等于12 h12 hm m。 2 压力管道焊缝外形尺寸测量压力管道焊缝外形尺寸测量v 焊缝的外观质量包括焊缝表面缺陷、成形形状和尺寸。通常需要检验员测量的缺陷和形状尺寸有以下几种。v （1）焊缝的咬边v （2）焊缝的余高v （3）表面弧坑和飞溅物，一般采用目测的方法检验，对于要求较高，例如尿素级筒体焊缝，对于飞溅的检测有时采用手摸，用手感来找出飞溅处，加以消除。v 焊缝的咬边和余高一般采用焊规和焊缝检测尺和深浅尺来测量，测量方法如下：采用焊规则量时，将焊规的基准面靠在焊缝边

12、缘的筒体一侧，滑动尺伸进咬边外，直接读出数值，深浅尺的操作方法与焊规相同。v 值得提醒注意的是，管道纵向焊缝咬边和余高检测时，由于管道基准面为一圆弧形，焊规及深浅尺的基准面又是一个平面，这就造成了检测时的不准确，这时可采用焊缝错边量棱角度检测尺来测量，这时读出的数据较为准确，检测时，检测工具必须与管道的环向或轴向垂直才能够测量准确。v 咬边不仅削弱了焊缝的承载截面积，更重要的是产生结构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。不连续而引起应力集中。v 高强度钢管道、承受交变载荷的管道、厚度较大的管道和低温高强度钢管道、承受交变载荷的管道、厚度较大的管道和低温下使用

13、的管道都必须对焊缝的咬边严加控制。下使用的管道都必须对焊缝的咬边严加控制。v 在用工业管道，在用工业管道，GC2级或级或GC3级管道，咬边深度不超过级管道，咬边深度不超过0.8mm;GC1级管道咬边深度不超过级管道咬边深度不超过0.5mm时，不影响定级。时，不影响定级。否则应打磨消除或圆滑过渡，并按局部减薄的规定定级。（注否则应打磨消除或圆滑过渡，并按局部减薄的规定定级。（注意意GB/T 20801的要求，的要求，压力管道的检查等级分为压力管道的检查等级分为、五个等级五个等级）v 焊缝余高的要求：焊缝余高的要求： 较薄管道的名义厚度 余高高度v mm mm3 测厚测厚v 厚度测量是压力管道检验

14、中最常见的检测项目。由于管道是闭合壳体，测厚只能从一面进行，所以需要采用特殊的物理方法，最常用的是超声波。v 目前压力管道检验中使用的测厚仪都是脉冲反射式超声波测厚仪，其测厚原理如下：v式中 c工件中的波速；v t超声波在工件中往返一次传播的时间。12ctv 3.1. 脉冲反射式测量仪发展非常快，由于采用集成电路，体积重量大大减小，精度也明显提高，可达0.01mm。v 3.2. 测厚仪使用的一般程序v （1）测厚仪的校准v 每一次测厚前,必须对测厚仪应进行校准。钢中的纵波声速为5900mn/s，仪器中的声速一般按钢的声速设定。校准时，用仪器配置的标准试块测试，调节旋钮使仪器读数与试块厚度一致。

15、然后再对钢铁材料进行测厚。v 当对非钢铁材料测厚前，必须进行声速和仪器线性的校准。v （2）测厚操作v 要求工件表面光洁平整，达不到要求时，要进行打磨。测试时要施加一定的耦合剂。常用的耦合剂有甘油、机油、水玻璃等。测厚时，探头放置要平稳、压力适当。每个测试位置应稍加移动测量两次。当管道中有沉积物，且沉积物声阻抗与工件相差不大时，要先用小锤敲击几下管壁后再测，以免误判。v 3.3 测厚注意事项测厚注意事项v （1）声速调节和仪器线性）声速调节和仪器线性v 对配有对配有“声速调节声速调节”和和“延迟调节延迟调节”的测厚仪，应注意仪器设定的声速值应的测厚仪，应注意仪器设定的声速值应与试件中传输的声速

16、一致，这样才能保证测厚数据准确。与试件中传输的声速一致，这样才能保证测厚数据准确。v （2）材料晶粒对测厚的影响）材料晶粒对测厚的影响v 晶粒粗大的材料，例如铸钢或铸铁，对超声波衰减很大，普通测厚仪无法晶粒粗大的材料，例如铸钢或铸铁，对超声波衰减很大，普通测厚仪无法使用，得不到读数。解决方法有：使用频率较低、功率较大的专门用于粗晶材使用，得不到读数。解决方法有：使用频率较低、功率较大的专门用于粗晶材料的测厚仪；或使用功率更大的超声波探伤仪来测厚。料的测厚仪；或使用功率更大的超声波探伤仪来测厚。v （3）表面涂层对测厚的影响）表面涂层对测厚的影响v 表面涂层会影响测厚结果，使测厚读数变大，所以测

17、厚前应将表面涂层去表面涂层会影响测厚结果，使测厚读数变大，所以测厚前应将表面涂层去除。如实际情况不允许去除表面涂层，则应作对比试验，以确定涂层引起的厚除。如实际情况不允许去除表面涂层，则应作对比试验，以确定涂层引起的厚度增加值。度增加值。v （4）特殊条件下的测厚）特殊条件下的测厚v 压力管道检验中的特殊条件下的测厚包括：特殊试件，例如复合材料；特压力管道检验中的特殊条件下的测厚包括：特殊试件，例如复合材料；特殊尺寸，例如大厚度工件；特殊条件，例如高温下的测厚。殊尺寸，例如大厚度工件；特殊条件，例如高温下的测厚。v 对复合材料测厚，需要制做与复合材料的材质、结构相同的专用试块，用对复合材料测厚

18、，需要制做与复合材料的材质、结构相同的专用试块，用超声波探伤仪进行测厚，无论是堆焊复合还是爆炸复合，均可获得满意的结果超声波探伤仪进行测厚，无论是堆焊复合还是爆炸复合，均可获得满意的结果v 普通测厚仪最大量程为普通测厚仪最大量程为199mm，对厚度超过，对厚度超过200mm 的工件无法测量，这时候的工件无法测量，这时候可用超声波探伤仪进行测厚。可用超声波探伤仪进行测厚。v 当温度在当温度在80度以下时，使用普通测厚仪没有问题；温度在度以下时，使用普通测厚仪没有问题；温度在80度以上，度以上，100度度以下时，如果是短时间操作，测量少数点，仍可用普通测厚仪。长时间工作或以下时，如果是短时间操作，

19、测量少数点，仍可用普通测厚仪。长时间工作或更高温度，应采用专用高温探头和高温耦合剂。更高温度，应采用专用高温探头和高温耦合剂。v 3.4 在用工业管道测厚在用工业管道测厚v （1）对管道进行剩余厚度的抽查测定，一般采用超声波测厚的方法，测厚的位置应在单线图上标明。(一)弯头、三通和直径突变处的抽查比例见下表，对于上述被抽查的每个管件，测厚位置不得少于3处；上述被抽查管件与直管段相连的焊接接头的直管段一侧应进行厚度测量，测厚位置不得少于3处；检验人员认为必要时，对其余直管段进行厚度抽查；(二)发现管道壁厚有异常情况时，应在附近增加测点，并确定异常区域大小，必要时，可适当提高整条管线的厚度抽查比例

20、。v 注：不锈钢管道、介质无腐蚀性的管道可适当减少测厚抽查比例。管道级别管道级别GC1GC2GC3每种管件的抽查比例50%20%5%4 压力管道理化测试压力管道理化测试v 4.1 压力管道检验中的硬度检测压力管道检验中的硬度检测v 1. 压力管道检验中常用硬度试验方法v （1）布氏硬度 HBv 布氏硬度试验方法是把规定直径的淬火钢球（或硬质合金球）以一定的试验力F压入所测材料表面,保持规定时间后,测量表面压痕直径d，由d计算出压痕表面积A，布氏硬度值 HB = F / A。v 按照压头种类，布氏硬度值有两种不同表示符号。淬火钢球作压头测得的硬度值用HBS表示，硬质合金作压头测得的硬度值用HBW

21、表示。v 布氏硬度试验方法主要用于硬度较低的一些材料，例如经退火，正火，调质处理的钢材，以及铸铁，非铁金属等。v 布氏硬度压痕较大，对薄工件或精密制成品表面，这种损伤可能是不允许的，但对压力管道表面则没有什么妨碍。压痕大的一个优点是消除微观组织不均匀造成的影响，测试数据离散性小，测试结果是受压区域的平均值，比较可靠。v 布氏硬度试验机型式有台式和便携式两种。台式试验机精度高。便携式锤击布氏硬度计价格低、体积不大、可携带至现场使用，由于是人工操作，检测速度较慢。v （2）洛氏硬度）洛氏硬度 HRv 洛氏硬度是采用测量压痕深度来确定硬度值的试验方法。为了满足从软到硬各种材料的硬度测定,按照压头种类

22、和总试验力的大小组成三种洛氏硬度标度，分别用HRA，HRB，HRC表示。其中HRB使用的是钢球压头，用于测量非铁金属，退火或正火钢等；HRA和HRC使用120金刚石圆锥体压头，用于测量淬火钢，硬质合金，渗碳层等。v 洛氏硬度试验适用范围广，操作简便迅速，而且压痕较小，故在钢铁热处理质量检查中应用最多。v 洛氏硬度试验在室内试验机上进行，无法在现场使用。由于压痕小，当材料组织不均匀时，测得的数值起伏大，缺乏代表性。v （3）维氏硬度）维氏硬度HVv 维氏硬度主要用于测量金属的表面硬度。它采用正棱角锥体金刚石压头，在一定试验力下在试件表面压出正方形压痕，测量压痕两对角线平均长度来确定硬度值。v 维

23、氏硬度适用的硬度范围宽，试验的压痕非常小，可以测出很小一点区域的硬度值，甚至可以测出金相组织中不同相的硬度。主要用于实验室内的显微硬度测量，焊接性能试验中的最高硬度试验就是用维氏硬度计来测定焊缝，熔合线和热影响区硬度的。v （4）肖氏硬度）肖氏硬度HSv 肖氏硬度是一种动力试验法。用一个标准冲头（钢球或镶金刚石锥肖氏硬度是一种动力试验法。用一个标准冲头（钢球或镶金刚石锥体）从一定高度自由落下，落到被检试样表面，借助试样的弹性回跳体）从一定高度自由落下，落到被检试样表面，借助试样的弹性回跳起来，根据冲头回跳高度来确定试样的硬度。试样厚度应不小于起来，根据冲头回跳高度来确定试样的硬度。试样厚度应不

24、小于2mm，表面应平整光洁。测试时硬度计必须垂直放置，应取多次测量平均值表面应平整光洁。测试时硬度计必须垂直放置，应取多次测量平均值作为试样硬度值。作为试样硬度值。v 肖氏硬度计体积小，重量轻，操作简便迅速，可用于现场检测。肖氏硬度计体积小，重量轻，操作简便迅速，可用于现场检测。但试验结果精度较低，重复性差，并且受人为因素影响较大；当对试但试验结果精度较低，重复性差，并且受人为因素影响较大；当对试验结果有较精确的要求时，应选用其他硬度试验法。验结果有较精确的要求时，应选用其他硬度试验法。v （5）里氏硬度）里氏硬度HLv 里氏硬度的测量原理是：当材料被一个小冲击体撞击时，较硬的里氏硬度的测量原

25、理是：当材料被一个小冲击体撞击时，较硬的材料使冲击产生的反弹速度大于较软者。里氏硬度计采用一个装有碳材料使冲击产生的反弹速度大于较软者。里氏硬度计采用一个装有碳化钨球的冲击测头，在一定的试验力作用下冲击试样表面，利用电磁化钨球的冲击测头，在一定的试验力作用下冲击试样表面，利用电磁感应原理中速度与电压成正比的关系，测量出冲击测头距试样表面感应原理中速度与电压成正比的关系，测量出冲击测头距试样表面1mm处的冲击速度和回跳速度。里氏硬度值处的冲击速度和回跳速度。里氏硬度值HL以冲击测头回跳速度以冲击测头回跳速度VB与冲击速度与冲击速度VA之比来表示：之比来表示：HL1000VB/VA。v 里氏硬度计

26、体积小，重量轻，操作简便，在任何方向上均可测试，里氏硬度计体积小，重量轻，操作简便，在任何方向上均可测试，所以特别适合现场使用；所以特别适合现场使用；由于测量获得的信号是电压值，电脑处理十由于测量获得的信号是电压值，电脑处理十分方便，测量后可立即读出硬度值，并能即时换算为布、洛、维等各分方便，测量后可立即读出硬度值，并能即时换算为布、洛、维等各种硬度值。种硬度值。4.2 压力管道检验中硬度检测的应用压力管道检验中硬度检测的应用v 材料硬度值与其强度存在着一定的比例关系，对钢铁材料来说，其材料硬度值与其强度存在着一定的比例关系，对钢铁材料来说，其抗拉强度近似等于三分之一的布氏硬度值；材料化学成分

27、中，大多数抗拉强度近似等于三分之一的布氏硬度值；材料化学成分中，大多数合金元素都会使材料的硬度升高，其中碳对材料硬度的影响最直接，合金元素都会使材料的硬度升高，其中碳对材料硬度的影响最直接，材料中的碳含量越大，其硬度越高，因此硬度试验有时用来判断材料材料中的碳含量越大，其硬度越高，因此硬度试验有时用来判断材料强度等级或鉴别材质；材料中不同金相组织具有不同硬度，一般来说，强度等级或鉴别材质；材料中不同金相组织具有不同硬度，一般来说，马氏体硬度高于珠光体，珠光体的硬度高于铁素体，奥氏体的硬度高马氏体硬度高于珠光体，珠光体的硬度高于铁素体，奥氏体的硬度高于奥氏体铁素体，故通过硬度值可大致了解材料的金

28、相组织、以及材于奥氏体铁素体，故通过硬度值可大致了解材料的金相组织、以及材料在加工过程中的组织变化和热处理效果。料在加工过程中的组织变化和热处理效果。加工残余应力与焊接残应加工残余应力与焊接残应力的存在对材料的硬度也会产生影响，加工残余应力与焊接残余应力力的存在对材料的硬度也会产生影响，加工残余应力与焊接残余应力值越大，硬度越高。正因为影响材料硬度的因素较多，工程上硬度检值越大，硬度越高。正因为影响材料硬度的因素较多，工程上硬度检测的应用也较多，压力管道检验中硬度检测的应用概括如下：测的应用也较多，压力管道检验中硬度检测的应用概括如下：v （1）对于一般的碳素钢、低合金钢制压力管道，当材质不清

29、或有疑问）对于一般的碳素钢、低合金钢制压力管道，当材质不清或有疑问时，可通过测定硬度，并根据硬度与强度的关系，近似求出材料的强时，可通过测定硬度，并根据硬度与强度的关系，近似求出材料的强度值。常用的一个换算公式：度值。常用的一个换算公式：=3.28HV-221（适用于母材）；另一公式（适用于母材）；另一公式为为=3.55HB（适用于（适用于HB175的材料）的材料）v （2）压力管道焊接性试验中检测焊接接头断面的母材、焊缝和热影响）压力管道焊接性试验中检测焊接接头断面的母材、焊缝和热影响区的硬度，据此判断材料的焊接性和工艺的适用性的方法称最高硬度区的硬度，据此判断材料的焊接性和工艺的适用性的方

30、法称最高硬度试验法。试验法。v （3）现场经常通过检测母材、焊缝和热影响区的硬度，判断焊接工艺执行情况和焊接接头质量。v （4）要求焊后热处理的焊缝、热弯和热成形加工的管道元件，热处理后应测量硬度值。焊缝的硬度测定区域应包括焊缝和热影响区，热影响区的测定区域应紧邻熔合线。 对基体材料的硬度检查应尽可能在变形量较大之处。 GC1 级管道中设计压力大于或等于10MPa 的管道用高压螺栓、螺母应每批抽取根进行硬度检验。v （5）低合金钢制压力管道焊接返修时，对返修部位进行硬度测定，检查返修补焊工艺的可行性及焊接质量。v （6）工作温度大于370的碳素钢和铁素体不锈钢管道；（7）工作温度大于450的钼

31、钢和铬钼钢管道；（8）工作温度大于430的低合金钢和奥氏体不锈钢管道；（9）工作温度大于220的输送临氢介质的碳钢和低合金钢管道。（10）对于工作介质含湿H2S或介质可能引起应力腐蚀的碳钢和低合金钢管道，一般应选择有代表性的部位进行硬度检验。当焊接接头的硬度值超过HB200时，检验人员视具体情况扩大焊接接头内外部无损检测抽查比例。 （11）对于使用寿命接近或已经超过设计寿命的管道，检验时应进行金相检验或硬度检验，必要时应取样进行力学性能试验或化学成分分析。v4.3 在用压力管道检验中的现场硬度检测在用压力管道检验中的现场硬度检测v （1）影响测试精度的因素：）影响测试精度的因素：v 试件的预处

32、理。试件的被测表面必须露出金属光泽，平整、表面粗糙度Ra值应达到2um。v 被测表面应清洁、不得有油污。v 曲面工件测试。曲率半径R小于30mm的试件在测试时应使用小支承环。v 小试件测试时的支承。重量大于5kg的试件，不需要支承。对小于5kg的试件，由于冲击力会使试件移动而导致测试值不准，一般不宜应用。v 试件的厚度应大于5mm。当试件为大面积板材时，应在测试点的背面加固或支撑，否则即使厚度较大仍可能因试件变形导致测试值不准。v 试件本身不得带磁。v （2）测试操作要求）测试操作要求v 测试点选位：两测试点间距应3mm。v 放置：应将冲击装置支承环压紧在被测表面，v 按动冲击装置释放钮的测试

33、瞬间，应保持工件、冲击装置、操作员身体均处于稳定状态。 v （3）工作环境温度：1045。v （4）校验：测试前最好先使用标准块对仪器进行校验。v （5）数值处理：测试结果应取35次或更多次测试的平均值。v （6）检定：每年至少检定一次，检定合格才能继续使用。5 压力管道材料元素分析压力管道材料元素分析v 5.1 材料元素分析目的与方法v 通常以下几种情况需要对压力管道材料进行元素分析：v （1）压力管道安装中的材料复验：为防止材料用错，对材料牌号进行的验证性分析；v （2）在用工定管道材料的种类和牌号一般应查明，材质不明的，可根据具体情况，采用化学分析、光谱分析等方法予以确定。 v （3）在

34、用压力管道修理需要补焊，查明材料的成分，以便选用合适的焊材和焊接工艺。 v （4）在用压力管道检验中，怀疑材料在运行环境下其内表层成分发生变化，需要分析内表层化学成分，确定是否发生损伤。v （5）在用压力管道检验中，有时需要对腐蚀产物进行分析，以确定腐蚀的性质、原因、发展速率，以及对压力管道运行安全的影响。v 以上前三种是宏观材料材料元素分析，后两种是微区和微量物质元素分析v （6）合金钢、含镍低温钢、含钼奥氏体不锈钢及镍基合金、钛及钛合金材料的管道组成件应采用光谱分析或其他方法按每批(同炉批号、同规格)5%的数量进行主要合金元素定性复查，且不得少于一个管道组成件。v 钢铁材料元素分析的常用方

35、法有原子发射光谱分析法和化学分析法两种。此外，可用于微区和微量物质的元素分析方法还有扫描电镜、电子探针、离子探针、俄歇能谱仪等。5.2 原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法v 目前用于原子发射光谱分析的仪器有三类，一类是看谱分析，使用的仪器是看谱镜，一般用于材料中某项合金元素有无的鉴别；另一类是光电式光谱分析，使用的仪器是数字式光谱分析仪，可进行材料成份的定性定量分析；第三种是荧光光谱分析，也可进行材料成份的定性定量分析。v 原子发射光谱分析法原理：利用电弧（或X射线或射线）激发被分析物质的原子，处于激发态的原子的核外电子会发生跃迁而发光，不同的元素的原子结构不同，核外的能级轨道和电子数也不相

36、同，在受外来能源激发后，各自电子发生跃迁的轨道及轨道间的能级差不同，发射的光子波长也就不同，所以各种元素在一定条件下，都具有自身特征的线状谱（也称标识谱）。因此，根据被分析物质所发射光谱的谱线构成和强度，就可以鉴别出该物质所包含的原子种类和数量。（1）看谱分析）看谱分析v 看谱分析利用的是可见光范围特征谱，波长大致为390700nm.其优点如下：其优点如下：v 应用范围广：对钢、铁、铜、铝及合金等金属材料都能进行分析；v 灵敏度高：对大多数元素来说，只要有极少的含量（0.1-10ppm）就可以发现该元素的存在；v 不需取样，用便携式看谱镜可以到现场进行分析操作；v 不损坏被分析试样，可直接在压

37、力管道半成品或成品上进行检测；v 分析费用低，看谱分析不需要大量的贵重化学试剂和其它辅助材料。v 最适用于根据某一元素鉴别材料种类的工作，检测速度很快。v 其缺点如下：其缺点如下：v 分析有局限性：只能鉴定材料中是否含有特定的某一两种元素，无法对材料中全部元素进行检测分析；v 只能鉴定金属元素，不能检测非金属元素；v 分析结果受环境条件、操作技术、人眼睛感光灵敏度等因素的影响大；v 不能定量分析。只能就某一元素与标准试样比对含量高低，且准确性不高；v 对仪器调节操作有一定要求，必须由熟练人员操作。（2）光电式光谱分析）光电式光谱分析v 光电式光谱分析是建立在电脑技术和数字电子技术基础上的先进分

38、析方法。光电式光谱分析仪一次激发即可获得全部元素的谱线信息，检测利用紫外-蓝紫光谱范围，波长大致为170560nm。光信号通过分光、色散、光电转换，变为电信号送入计算机，处理后自动给出被检试样各项元素的含量。比看谱镜更多的优点列举如下：v 可获得被分析物质的全部元素的谱线信息，因此能分析各种金属材料， 数十种合金中的全部元素；v 光学系统有效波长包括了紫外范围，能检测非金属元素碳、硫、磷等；v 采用电脑控制检测分析过程，自动化程度高，检测结果基本不受环境条件、操作技术等因素的影响；v 定量分析具有较高的精度。保证每一种元素的每一次分析都采用最佳分析线和最佳参考线，从而获得高精度，v 操作简单方

39、便，每次检测前无须对仪器进行调校；检测速度极快（10秒-30秒内完成）；v 仪器电脑可存储相当数量的各种元素的谱线构成，可配置多种定量分析模式软件和牌号分级、混料识别模式软件，简化操作，提高工作效率；v 电脑可内存几千个测试结果，可打印或输出存储；（3）荧光光谱分析）荧光光谱分析v 荧光光谱分析用X射线或射线来激发被分析物质的原子发出荧光X射线，通过识别荧光光谱来鉴别元素种类和数量。由于射线剂量很小，能量也低，对人体没有什么伤害。仪器体积小，重量轻，操作比光谱分析仪更简单方便，对工件形状和表面要求不高。缺点是只能分析原子序数大于钛的元素，因此碳、硅、硫、磷等元素均无法识别。5.3 化学分析化学

40、分析 化学分析能十分精确地分析出材料中元素含量。缺点是速度较光谱分析法慢。v 化学分析法在试验室进行。压力管道化学分析需要取样。v 材料牌号鉴别的分析试样采集，应注意对取样部位彻底清理，取样方法可采用钻取法:用钻头钻一排浅孔，深度一般不超过23mm。所采取的金属屑量视所分析的元素而异，通常测定碳含量至少需37g。测定锰含量至少需要0.250.5g，测定硅含量至少需要0.54.0g。测定硫含量需要10g，并且要制备2份。测定磷含量最少需要1g ，也需要制备2份。碳素钢一般如需测定以上5种元素，共需试样量20g左右。如果分析的元素增加，试样量也要随之增加。v 材料性能劣化鉴定的分析试样采集，应选择

41、最能反映问题的部位，最好切割取样，如不允许破坏工件，则只有钻取或刮取表层物质，收集碎屑送检。v 腐蚀性质原因鉴别的试样采集，最好切割取样，同时进行腐蚀产物分析和腐蚀部位形态扫描；如不允许破坏工件，则只需刮取少量物质。v 化学分析方法有比色（光度）法、滴定法、重量法、萃取法、燃烧法、气体容量法、电导法、红外线吸收法等等，方法很多。6 金相检验金相检验v 6.1 金相检验目的v 金相检验是通过观察到金属材料微观金相组织来对材料进行检验的，其应用目的主要有：v （1）判断不明材料类别；v （2）检验材料质量和热处理状态；v （3）检查焊接质量，例如是否有淬硬的马氏体、过热的魏氏组织；v （4）检验热

42、处理效果；v （5）检测材料晶粒度；v （6）检测材料中的微观缺陷，如晶间裂纹、疏松、过烧等；v （7）检查长期高温环境下可能发生的材质劣化，例如珠光体球化、石墨化；v （8）腐蚀环境下可能产生的晶间腐蚀或应力腐蚀裂纹；v （9）高温高压临氢环境下的氢损伤，例如脱碳，氢腐蚀裂纹；v （10）在用压力管道的断口金相检验，可以帮助判定腐蚀或断裂的类型，分析管道失效的原因。6.2 金相检验的程序和方法金相检验的程序和方法v 在用压力管道现场金相检验的主要程序是：根据检验的目的选择有代表性的检验点；在检验部位用砂轮打磨出平整的金属磨面，并按顺序用从粗到细不同号的砂布或研磨膏打磨金属磨面；用抛光液或抛光

43、膏将磨面抛光成镜面；根据不同钢种，采用合适的试剂对观测面进行浸蚀，使金相组织显露更清楚。v 压力管道的现场金相检验需要采用便携式仪器，包括手提式微型电动抛光器、电解抛光（浸蚀）装置及小的磨光砂轮、可在管道上安放的便携式显微镜等。早期的金相除了直接观察外，还可以采用间接观察方法，即复膜金相来进行检验，通常采用醋酸纤维素膜（即AC纸）制做复型，观察的效果直接取决于复型的好坏，而复型效果在很大程度上又取决于检验点的制样水平，这种观察方法优于直接观察法的地方是观察条件好、观察时间、人员不受限制，可用透射电子显微镜观察并且可以拍摄金相检验照片存档。目前更先进的方法是便携式显微镜与数码相机配合使用，图像存

44、储、复制、观察都比较方便。7 管道应力分析管道应力分析v 7.1 管道设计阶段v 管道组成件的强度计算应当符合GB/T 20801的规定。凡是与机泵类等动设备相连，或者在高温、高压使用，或者或者循环当量数大于7000，以及工程设计中有严格要求的管道，都应当进行管道应力分析。v 7.2在用工业 管道v 检验人员和使用单位认为必要时，对下列情况之一者，应进行管系应力分析。1无强度计算书，并且t0D0/6或P0/t0.385的管道；其中t0为管道设计壁厚(mm)，D0为管道设计外径(mm)，P0为设计压力(MPa)，t为设计温度下材料的许用应力(MPa)；2存在下列情况之一的管道：有较大变形、挠曲；

45、法兰经常性泄漏、破坏；管段应设而未设置补偿器或补偿器失效；支吊架异常损坏；严重的全面减薄。8 静电接地电阻测量静电接地电阻测量v 对输送易燃、易爆介质的管道采取抽查的方式进行防静电接地电阻和法兰间的接触电阻值的测定。管道对地电阻不得大于100，法兰间的接触电阻值应小于0.03。v 管道系统的对地电阻值超过100时，应采取措施或设两处接地引线。接地引线宜采用焊接形式。v 有静电接地要求的不锈钢管和钛管道，导线跨接或接地引线不得与钛管道及不锈钢管道直接焊接，应采用与管材相同材料的接地板过渡。9 耐压试验耐压试验9.1 耐压试验的作用耐压试验的作用 压力管道的耐压试验是一种采用静态超载方法验证管道元

46、件或管道安装后整体强度的，对管道质量进行综合性考核的试验。耐压试验可以防止带有严重质量问题或缺陷的管道投入使用。在管道设计或制造过程中有可能出现错误，例如结构设计错误、强度计算错误、材料使用错误、焊接、组装、热处理等工序出现失误等等，虽然在设计或制造过程有各种审查、检查和试验，但由于检验的局限性，难免有漏检情况。如果管道存在比较严重而又未被发现的质量问题或缺陷，通过耐压试验可使其暴露出来。因此，耐压试验是压力管道产品竣工验收必需的和最重要的试验项目，只有耐压试验合格，管道才能投用。只有耐压试验合格，管道才能投用。 耐压试验也是在用压力管道定期检验的重要项目，在多年使用后，管道状况可能发生变化（

47、材质劣化、壁厚减薄、原有缺陷扩展或新缺陷产生）此时需要判断压力管道在工艺要求的工作压力下运行是否安全。虽然在管道定期检验中所进行的各项检验结果可以作为判断依据，但有很多因素限制检验不能充分进行，同时检验也可能出现疏漏。而耐压试验可以使管道存在的某些缺陷因过载而暴露，在试验压力下产生明显的塑性变形或破裂。可以说压力管道的耐压试验的作用是其它检验方法难以替代的。耐压试验的作用 耐压试验的另一作用是改变管道的应力分布和改善缺陷处的应力状况。由于结构或工艺方面的原因，管道局部区域可能存在较大的残余拉伸应力，试验时，它们与试验载荷应力相叠加，有可能使材料局部屈服而产生应力再分布，从而消除或减小原有的残余

48、拉伸应力。较高的试验压力，可以使裂纹尖端产生较大的塑性变形，裂纹尖端的曲率半径将增大，从而使裂纹尖端处材料的应力集中系数减小，降低了尖端附近的局部应力。在卸压后，裂纹尖端的塑性变形区会受到周围弹性材料的收缩的影响，使此区域出现残余压缩应力，从而可以部分抵消管道所承受的拉伸应力。因此管道存在的裂纹经受过载应力后，在恒定低载荷下，裂纹扩展速度可能明显延缓。9.2 耐压试验介质耐压试验介质v 管道的压力试验应当在热处理、无损检测合格后进行。耐压试验一般采用液压试验，或者按设计文件的规定进行气压试验。如果不能进行液压试验，经过设计同意可采用气压试验或者液压-气压试验代替。脆性材料严禁使用气体进行耐压试

49、验。 由于耐压试验压力比管道的工作压力高，因此管道在试验压力下发生破裂的可能性也大。为了防止管道在耐压试验时破裂而造成严重事故，所采取的措施中最重要的是采用卸压时释放能量较小的介质作为试验介质。在相同的试验压力下，气体的爆炸能量比水大数百倍至数万倍，因此，管道耐压试验时通常采用液体作为试验介质。所以耐压试验经常被称为水压试验。 以水为介质进行液压试验，其所用的水必须是洁净的。奥氏体不锈钢压力管道用水进行液压试验后，应立即将水渍去除干净，以防止氯离子造成晶间腐蚀。如无法达到这一要求时，则应控制水中的氯离子含量不超过0.005%。若水中氯离子含量过高，可加硝酸钠溶液处理。 对于GC3级管道，经业主

50、或者设计单位同意，可结合试车，在采取有效的安全保障条件下，按照GB/T 20801的规定，用管道输送的流体进行初始运行试验代替耐压试验。 一般使用洁净水，当对奥氏体不锈钢管道或者对连有奥氏体不锈钢管道或者设备的管道进行液压试验时，水中氯离子含量不得超过0.005%，如果水对管道或者工艺有不良影响，可使用其它合适的无毒液体，当采用可燃液体介质进行试验时，其闪点不得低于50；9.3 耐压试验温度耐压试验温度v 规定试验时的介质温度是为了防止因试验温度过低而造成压力管道在试验过程中发生低应力脆性破坏。v 试验时的液体温度不得低于5，并且高于相应金属材料的脆性转变温度.9.4 耐压试验压力耐压试验压力

51、v (1)承受内压的管道除本条（五）规定外，系统中任何一处的液压试验压力均不低于1.5倍设计压力，当管道的设计温度高于试验温度时，试验压力不得低于公式计算值，当PT在试验温度下产生超过管道材料屈服强度的应力时，应当将试验压力PT降至不超过屈服强度时的最大压力v PT=1.5PS1/S2v 式中：v PT 试验压力，Mpa；P 设计压力，MPa；v S1 试验温度下管子的许用应力，Mpa；S2 设计温度下管子的许用应力，Mpa；当S1/S2 大于6.5时， 取6.5。v (2)承受外压的管道，其试验压力应当为设计内、外压差的1.5倍，并且不得低于0.2MPa；v (3)当管道与容器作为一个系统进

52、行液压试验，管道试验压力小于或者等于容器的试验压力时，应当按照管道的试验压力进行试验，当管道试验压力大于容器的试验压力，并且无法将管道与容器隔开、同时容器的试验压力大于或者等于管道试验压力的77时，经过设计单位同意，可以按容器的试验压力进行试验；v (4)夹套管内管的试验压力按照内部或者外部设计压力的高者确定，夹套管外管的试验压力上式确定。9.5 耐压试验要求与注意事项耐压试验要求与注意事项 1. 一般要求v （1）试验前，管道须经单项检查和总装检查合格，并将内部的残留物清除干净。外部有保温层或其它复盖层的管道，为了不影响对管道壁渗漏情况的检查，最好将这些遮盖层拆除。有衬里的管道，经检查后确认

53、衬里良好无损、无腐蚀或开裂现象，可不拆除衬里。v （2）试验时封闭管道接管用的盲板压力等级应大于或等于试验管道的设计压力（或最高工作压力），所配用的螺栓、螺母的数量、材质、规格应按相应的标准选用。试验前应将各部位的紧固螺栓装配齐全，紧固妥当。v （3）对生产工艺系统中的在用管道进行试验时，必须用盲板隔断与其相连的设备和管道。且应挂有明显的标志，试验前应认真检查试验系统是否有泄漏。 （4）在用管道试验时，如果不能确认不致因残留的介质的易燃特性而导致燃烧、爆炸，则严禁采用空气作为试验介质。v （5）试验系统至少应有两块量程相同，并经校验合格的压力表，一块置于管道本体上，另一块置于试验系统的缓冲器上

54、，以便观察压力变化的部位。v (6)试验缓慢升压，待达到试验压力后，稳压10分钟，再将试验压力降至设计压力，保压30分钟，以压力不降、无渗漏为合格；v (7) 试验时必须排净管道内的气体,试验过程中发现泄漏时不得带压处理，试验结束排液时需要防止形成负压。v （8）压力试验场地应有可靠的安全防护设施，并应经单位技术负责人和安全部门检查认可。压力试验过程中，不得进行与试验无关的工作，无关人员不得在试验现场停留。试验时场地周围应有明显的标志。9.6. 气压试验气压试验v (1)试验所用的气体为干燥洁净的空气、氮气或者其他不易燃和无毒的气体；v (2)严禁使试验温度接近金属的脆性转变温度；v (3)试

55、验时装有超压泄放装置，其设定压力不得高于1.1倍试验压力或者试验压力加0.345MPa(取其较低值)；v (4)承受内压钢管及有色金属管道的试验压力为设计压力的1.15倍；v (5)试验前必须用试验气体进行预试验，试验压力为0.2MPa；v (6)试验时，应当逐步缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50时，如未发现异常或泄漏，继续按试验压力的10逐级升压，直至试验压力，然后将压力降至设计压力进行检查，以发泡剂检验不泄漏为合格，试验过程中严禁带压紧固螺栓。压力试验曲线图压力试验曲线图 设计压力设计压力试验压力试验压力保压时间保压时间保压时间保压时间9.7 替代性试验替代性试验v 现场条件不允许使用

56、液体或者气体进行压力试验的管道，在征得设计单位同意后，可以采取替代性试验。替代性试验应当同时满足下列要求：v (1)凡未经过液压或者气压试验的管道受压元件焊接接头，包括制造管道和管件的焊接接头，纵向焊接接头以及螺旋焊焊接接头均进行100的射线检测或者100超声检测合格，其他未包括的焊接接头进行100的渗透检测或者磁粉检测合格；v (2)按照GB/T 20801的规定进行管道系统的柔性分析；v (3)管道系统使用敏感气体或者浸入液体的方法进行泄漏试验，试验要求在设计文件中明确规定。10.泄漏试验泄漏试验v输送极度危害、高度危害流体以及可燃流体的管道应当进行泄漏试验。泄漏试验应当符合下列要求：v(

57、1)试验应当在压力试验合格后进行，试验介质宜采用空气，也可以按照设计文件或者相关技术标准的规定，采用卤素、氦气、氨气或者其他敏感气体进行较低试验压力的敏感性泄漏试验；v(2)泄漏试验应当重点检验阀门填料函、法兰或螺纹连接处、放空阀、排气阀、排水阀等，以发泡剂检验不泄漏为合格；v(3)泄漏试验时应当逐级缓慢上升，当达到试验压力，并且停压10分钟后，用涂刷中性发泡剂的方法，巡回检查所有密封点，以不泄漏为合格。11 力学性能试验力学性能试验v材料复验、焊接工艺评定、焊工考试和产品焊接试板都需要进行力学性能试验。常用的力学性能试验主要有拉伸试验、弯曲试验、冲击试验。11.1 拉伸试验拉伸试验v 拉伸试

58、验是测定材料在轴向、静载下的强度和变形的一种试验，它可在常温、高温和低温下进行。这里所述的三个外界条件包括应力状态、温度和加载速度。v 1. 拉伸试验的验收指标v 按照金属拉伸试验方法，对于原材料取圆截面拉伸试样。通过拉伸试验，可测得屈服点、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。这四项指标均可作为评价材料是否符合标准验收指标。v 对于焊接试板，多采用矩形截面的扁拉伸试样。与原材料的圆载面试样不同的是，在拉伸变形时，由于受矩形截面的影响， 只有Rm才是验收指标。同时，焊接接头中的焊缝、熔合区、热影响区的力学性能不均匀，断裂位置在哪个区，对试验结果评定有影响，因此必须注明。如果不注明，就不能确定所得到试验

59、数据是焊接接头的还是母材的。为此，拉伸试验报告上必须有“断裂位置”和“试样截面尺寸”这两项。bv2. 拉伸试验的操作v拉伸试验的具体操作要求在GB228标准中有规定。监督试验时需要注意的事项包括：试验机应完好，且经过计量检定；测力指示正确，夹具对中；试样符合标准、有标记；应采用专门表格，过程数据记录应齐全；试验完毕，应及时计算强度值，做好数据修约处理，记录断裂位置。v3. 拉伸结果的有效性v凡出现下列情况之一者，拉伸结果无效：v（1）试样断裂在标记外；v（2）试样夹偏；v（3）试样断面上发现气孔、夹渣、裂纹等缺陷而造成性能不合格。11.2 弯曲试验弯曲试验v1. 弯曲试验的目的弯曲试验的目的v

60、 焊接接头的弯曲试验的目的有两个：一是评定焊接接头的塑性变形能力，即测定力学性能；二是揭示接头内部缺陷，即评定焊接接头的工艺性能和焊工的操作技能。v 对于原材料一类均匀体来说，可以认为进行弯曲试验是单纯评价金属材料的塑性变形能力。而对于焊接接头来说，其实弯曲试验评价的并不是简单塑性变形能力，所评价的内涵是比较复杂的。因为从力学角度来看，焊接接头是不均匀体，焊缝、熔合区、热影响区的组织、强度、塑性各不相同。弯曲时这三个区域中的强度低者先塑性变形，随着弯曲角度增大，不同区域的强度塑性差异导致变形不能协调而发生开裂。所以弯曲试验并不能表达各区的真正塑性，只是评价焊接接头三个区之间的“比较塑性”，因此