压力管道安全评估与无损检测课件

压力管道无损检测与安全评估技术合肥通用机械研究院固定式压力容器标委会袁榕1压力管道无损检测与安全评估技术合肥通用机械研究院1概述压力管道广泛地应用于石油、化工、机械、冶金、轻工、航空、航天、国防等工业部门的生产以及人民生活。压力管道是是具有爆炸危险的特种承压设备(特种输送设备)，承受着高压、高温、低温、易燃、易爆、有毒或腐蚀介质，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、二次爆炸与中毒等灾难性事故，造成严重的环境污染，给社会经济、生产和人民生命财产带来巨大损失和危害。如1998年全国燃气管道爆炸事故近20起，死亡20余人；1999年3月荆门石化公司某聚合反应釜装置发生燃烧爆炸死亡四人；1999年茂名石化公司制氢装置奥氏体不锈钢管路三通和弯头氯离子应力腐蚀造成装置失效；2000年10月，合肥市四里河小区管道液化气泄漏爆炸，一幢楼层炸毁，死亡10余人。2000年茂名石化公司焦化系统高温管线因混用碳钢材料造成爆炸，死亡1人；2000年7月首钢蒸汽管道爆炸，死亡7人；浙江省建德市某化工有限责任公司管道阀门爆裂，死亡4人；北京某企业一台发电锅炉主蒸气管道阀门与管道焊接部位撕裂发生爆炸，死亡6人；2002年山东省峰山化工集团有限公司金乡尿素厂管道断裂引起爆炸，死亡6人。1999年3月美国德州一炼油厂由于高温临氢管线阀门破裂致使加氢反应器爆炸，损失惨重，类似爆炸在韩国、印度也多有发生。综上所述压力管道对于国民经济和人民生活来说是至关重要的，因此加强检验工作、保障压力管道长周期安全运行具有巨大的经济意义和社会意义。2概述压力管道广泛地应用于石油、化工、机械、冶金、承压设备法规标准体系⑴由于承压设备（如压力管道等）在高温高压易燃易爆或有毒工况下工作，具有一定的危险性，因此世界各国均将压力管道作为特种设备进行强制性管理，依据自己的生产技术水平和管理要求制定出符合本国国情的相应安全法规和技术标准体系。国家的安全法规是国家为保证承压设备的安全而制定的强制性手段，在任何其管辖范围内的产品都必须遵循它的安全原则；技术标准应是推荐性的，规定保证承压设备安全所对应的产品质量技术指标。但标准所规定的技术指标应该符合技术法规的安全原则，同时法规授予标准以强制性权利以更好地指导承压设备的设计、制造、安装、检验和验收，是承压设备产品生产和贸易的技术平均平台。

目前全球的承压设备法规和标准事实上包括两大体系：一是广泛覆盖美洲和亚洲的ASTM体系；二是目前已经形成规模，通行于欧洲并且影响力日益扩大的欧洲体系。承压设备的国际流通已引起世界各国的广泛关注。3承压设备法规标准体系⑴由于承压设备（如压力管道等）在承压设备法规标准体系⑵

我国政府对承压设备的安全监察工作十分重视，设置专门的机构，建立安全监察制度，制定专门法规，实施安全监察(法、法规、规章和技术法规)。国内同时成立全国锅炉压力容器标准化技术委员会（挂靠在中国特种设备检测院）并与国际标准化组织ISO/TC11《锅炉压力容器技术委员会》取得实质性的联系（GB,JB）。目前国内承压特种设备的法规和标准体系的协调和覆盖在质检总局特种设备局统一规划和布置下正有条不紊的进行。目前国际承压设备技术发展有以下特点：1、趋同性，承压设备技术正在向统一方向发展尤其是设计方法、材料、焊接和无损检测；2、区域性，美日为代表的ASTM体系和欧洲体系竞争日趋激烈；3、相容性，世界各国进行标准的相互认可和促进贸易发展；4、贸易性，标准是国际贸易依据，主宰国际标准将获得巨大的市场份额和经济利益；5、经济性。降低安全系数，风险评估、提高效率，节约能源，保证安全。4承压设备法规标准体系⑵我国政府对承压设备的安全监察工作承压设备法规管理体系

1、法律：《特种设备安全法》（第一层次）2、法规：《特种设备安全监察条例》（第二层次）3、规章（管理规定、办法）：按照《条例》规定，特种设备安全监察制度分为行政许可制度和监督检查制度。特种设备行政许可制度共8项：特种设备设计许可、特种设备制造单位资格许可、特种设备安装、改造、维修单位资格许可、罐车和气瓶充装单位资格许可、特种设备使用登记、特种设备检验检测机构核准、特种设备检验人员考核、特种设备作业人员考核。特种设备监检查制度共5项：强制检验制度（包括设备生产过程监督检验和在用设备定期检验）、现场安全监督检查制度、事故调查处理制度、安全责任追究制度、安全状况公布制度以及《压力管道监督管理办法等》等。（第三层次）4、综合技术法规（第四层次）对应行政许可制度有许多安全技术规范，如许可条件、鉴定评审细则、核准规则等；对应监督检查制度，有各类设备的监督检验、定期检验、型式试验规则，现场安全监督检查、事故调查处理、信息化工作规则等。此外还包括安全监察规程类：《工业压力管道安全技术监察规程》。《公用压力管道安全技术监察规程》、《长输压力管道安全技术监察规程》以及各种人员考核规则、考核大纲等。(中国特检院法规标准部）。5承压设备法规管理体系1、法律：《特种设备安全法》特种设备安全法

由于特种设备安全尚未在法律层次上立法，安全监察制度难以发挥更加有效作用，安全监管工作仍存在一些空白领域，一些安全隐患得不到及时整改，特种设备事故难以达到根本性的遏制。特种设备安全法要解决的重点问题包括：①、明确法律的调整范围；②、巩固和完善特种设备安全监察基本制度；③、明确政府及其部门的监督检查职责；④、强化企业的主体责任；⑤、明确检验检测工作的性质和检验检测机构的地位；⑥、明确安全技术规范的法律地位；⑦、明确事故调查处理的主体关系；⑧、明确法律责任。指导思想：以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，全面贯彻科学发展观，体现以人为本、关注民生、构建和谐社会的宗旨，坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针，进一步改善特种设备的安全状况，提升全民安全意识，加快建立和完善与市场经济相适应的安全监察体制和机制，保障公共安全和人民群众生命财产安全，提高人民群众的生活质量，促进经济又快又好发展。基本原则：坚持安全、高效、便捷的原则；继承与创新相结合的原则；突出重点、兼顾一般的原则预防为主、综合治理的原则；明确责任、分类监管的原则。6特种设备安全法由于特种设备安全尚未在法律层

1979年，由于连续发生锅炉压力容器爆炸事故，国务院发出通报要求健全锅炉压力容器安全监察机构和加强安全监察工作，同时开始了安全监察法规的起草,1982年国务院颁布了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》，奠定了我国锅炉压力容器安全监察的法制基础。为贯彻落实暂行条例的实施，原锅炉压力容器安全监察局根据《暂行条例》第二十三条制订了《〈锅炉压力容器安全监察暂行条例〉实施细则》，以后陆续颁发了有关的部门规章、规范性文件。建立了中国的锅炉压力容器等特种设备安全监察制度。但是《暂行条例》也暴露出在新形势下许多不适应问题。2003年3月，国务院颁布了《特种设备安全监察条例》,自2003年6月1日起施行,原《锅炉压力容器安全监察暂行条例》同时废止。该条例规划了“企业全面负责，部门依法监管,检验技术把关,政府统一领导,社会广泛监督”的特种设备安全工作新格局，进一步确立了特种设备安全监察基本制度。2007年启动《条例》修订工作，进行实施后评估，并于2009年1月14日国务院第46次常务会议通过修订案，1月24日第549号国务院令发布，2009年5月1日施行。新修订《条例》中，增加高耗能特种设备节能监管内容；明确特种设备事故分级、特种设备安全监督管理部门事故调查的主体职责；进一步明确特种设备安全监察范围，将场（厂）内专用机动车辆的安全监察纳入条例调整范围；下放特种设备审批权限；明确行政许可收费依据；加入水处理要求等。特种设备安全监察条例71979年，由于连续发生锅炉压力容器爆炸事综合安全技术法规

1955年7月经国务院批准在劳动部设立锅炉安全检查总局，开始对锅炉、压力容器、起重机械等特种设备进行专门监督管理，实行国家安全监察。特种设备安全监察机构是为了保障特种设备安全而设立，特种设备安全技术监察法规也是为了保障特种设备安全而制定的。1960年劳动部制定了第一个特种设备安全监察规范，即第一版的《蒸汽锅炉安全监察规程》。1979年，由于连续发生锅炉压力容器爆炸事故，国务院发出通报，并于当年批转当时的国家劳动总局报告，要求健全锅炉压力容器安全监察机构和加强安全监察工作，建立国家检测中心，同时开始安全监察技术法规起草工作《压力管道安全技术监察规程－工业管道》。《压力管道安全技术监察规程－公用管道》、《压力管道安全技术监察规程－长输管道》就是关于压力管道基本安全要求和管理要求的综合性安全技术规范。8综合安全技术法规1955年7月经国务院批准在劳动部设压力管道安全技术监察规程－工业管道

2002年11月国家质量监督检验检疫总局特种设备局下达《压力管道安全技术监察规程－工业管道》的起草任务书，2002年12月全国锅容标委管道分会在上海组织有关专家成立起草组。2004年6月形成规程草案。2007年11月形成征求意见稿并以质检特函〔2008〕4号文征求意见。根据征求意见形成送审稿。2008年4月特种设备局将送审稿提交国家质检总局特种设备安全技术委员会审议，并形成报批稿。2009年5月8日国家质检总局批准颁布。规程考虑了压力管道安全技术的现状和国家有关行政许可的要求，从材料、设计、安装、使用维修改造定期检验及安全保护装置等方面提出压力管道安全性能的基本要求，以达到规范压力管道监管工作的目的。9压力管道安全技术监察规程－工业管道2002年11月国压力管道标准(工业管道)工业管道的涉及面广，种类繁多，主要涉及电力、核电站、石油、化工、输油、输气、市政工程、建筑、制冷、矿业等。从大类上可分为基础标准、设计标准、材料标准、管道组成件标准、安装和施工标准、检验和试验标准、在用标准,包括GB50316-2000《工业金属管道设计规范》、GB50264-97《工业设备及管道绝热工程设计规范》、GB50185-93《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》、GB50184-93《工业金属管道工程质量检验评定标准》、HGJ8-87<化工管道设计规范>、GB50235-97《工业管道工程施工及验收规范》、GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》、SH3501-97《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》、SHJ502-86《钛管道施工及验收规范》、化工部《化工企业压力管道检验规程》、中石化SHS01005-92《工业管道维护检修规程》、电力部DL/T785-2001《火力发电厂中温中压管道（管件）安全技术导则》等。由于长期以来各行业各部门管理上的条块分割，缺乏系统性和配套性，没有形成一个完善的工业管道标准体系。在压力管道标准体系中，安全建造规范涉及压力管道安全设计和建造的整个过程，起着重要的作用。由全国锅炉压力容器标准化技术委员会压力管道分技术委员会负责组织制定的工业管道领域的综合性建造标准GB/T20801-2006《压力管道规范工业管道》已颁布，但是，和长输管道规范、公用管道规范一样，动力管道规范尚空缺，对管道系统的设计、施工的规范化以及安全运行造成较大的困难，建议应加强此类管道系统综合性建造规范的制订工作。10压力管道标准(工业管道)工业管道的涉及面广，种类繁多压力管道标准（公用管道）

我国公用管道属于城镇公用事业的一个重要组成部分。由于管理体制上的不同，以及我国公用事业发展的滞后，因此，在法规标准体系及其技术内容与发达国家相比有很大差距。我国的公用管道标准体系不完善，GB50028-93《城镇燃气设计规范》、CJJ34-90《城市热力管网设计规范》、CJJ28-89《城市供热管网工程施工及验收规范》、CJJ33-89《城镇燃气输配工程施工及验收规范》、CJJ51-92《城市燃气管网抢修和维护技术规程》燃气管道仅有国家标准GB50028《城镇燃设计规范》、行业标准CJJ33《城镇燃气输配工程施工及验收规范》等少数标准，在关于公用管道的设计、制造、安装、检验、维修、改造、使用等7个环节上，标准极不规范，也不完善，多数环节缺少标准，如在管道的安装、检验、制造、使用等。同时，城镇燃气管道在材料、焊接、检验、腐蚀防护专业领域方面基本无标准，基本引用石油等其他行业相关标准。而在热力管道方面，目前尚无国家标准。11压力管道标准（公用管道）我国公用管道属于城镇公用事业压力管道标准（长输管道）国内目前主要从设计、制造、安装、检验、使用、维修、改造以及安全环境等8个方面建立基于完整性的长输管道全过程的安全技术标准体系。长输管道涉及的技术标准分布在石油工业标准体系中的设计、施工、管材、储运、安全、节能、海洋等多个专业中，目前包括GB50251-94《输气管道工程设计规范》、GB50253-94《输油管道工程设计规范》、SY/T4006-90《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》、SY/T4006-90《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》、SY/T4006-90《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》、SY0401-98《输油输气管道线路工程施工及验收规范》、SY8186-96《石油天然气管道安全规程》等。管道标准太过于零散，引用外来的较多，缺少关于管道安装技术类的核心标准，同时，现有的部分核心标准应尽快上升为国家标准，加快对现行标准石油行业标准的有效整合。同时，借鉴国际上发达国家的管道完整性管理经验，结合我国油气管线的特点(特有的破坏形式：打孔盗油等)，参照国外的标准体系，形成具有中国特色的长输管道完整性标准体系。12压力管道标准（长输管道）国内目前主要从设计、制造、安国内压力管道行业存在的问题⑴

一、压力管道管件质量低劣长期以来压力管道管件(如法兰、垫片、活接头、管接头三通、四通、大小头、变径管接头堵头、封头、弯头（45°90°180°）、弯管、螺纹短节、管子、膨胀节、阀门（闸阀、截止阀、止回阀、球阀、旋塞阀、蝶阀和隔膜阀）等)在制造过程中没有强制性的监督控制。大量伪劣产品进入市场，给压力管道安全长周期运行埋下事故隐患。1、某炼油厂加氢裂化装置管线中近万件新购弯头、大小头、三通中竟有30%发现裂纹、硬度偏高、砂眼等缺陷；2、某化工厂丙烯管线竣工几乎全部法兰(包括未安装的及仓库中法兰)都存在表面裂纹；3、某化工厂一条丙烯管线新安装开车后，由于十多个弯头开裂，不得不带压堵漏；4、国内数十个厂家几百只出口法兰进行抽检，发现存在很多问题（有表面裂纹的、有材质不合格的、有机械性能不合格的、有板材加工的、有铸钢件、有锻钢件、也有铸铁件），大约有一半以上的法兰不符合产品技术文件的要求。13国内压力管道行业存在的问题⑴一、压力管道管件质量低劣1国内压力管道行业存在的问题(2)

二、压力管道安装质量低劣1、几乎每一条Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类管道都有超标焊接缺陷（裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等）存在；2、安装随意性大，有些支吊架和管线走向不符合图纸要求；3、有些阀门、支吊架等管件安装位置不合理；4、有些防振器和抑振器形同虚设，使管道系统的振动水平严重超标。三、选材不当和设计结构先天不足1、如有的设计单位设计采用碳钢管道长期输送高温介质，这些都引起了管线在使用中的破坏。据不完全统计，因材料、型号用错导致事故的例子多不可数；2、有的设计单位在炼油厂实际某方向位移达28mm的管线上，设计放置只允许15mm位移的膨胀节；3、有的设计单位在选择管件材料许用应力值时有差错，导致压扁试验不合格。4、有的设计单位在布置管系时：a、管道的间距过小；b、多层布置时，将热介质管道布置在管架的下层，而将腐蚀性介质管道布置在管架的上层；c、管系不平衡。14国内压力管道行业存在的问题(2)二、压力管道安装质国内压力管道行业存在的问题(3)

四、压力管道使用中萌发的缺陷近年来由于我国原油变重、含硫、含氮和含酸值的增高加重了对设备的腐蚀。由于腐蚀造成装置被迫停工，使国民经济和人民生命财产受到很大的损失。因此采油、油气运输、炼油和深度加工过程中的腐蚀是个很大的问题。在原油加工过程中，石油本身对金属设备并不腐蚀，但是石油中若含有某些杂质，如：硫的化合物、无机盐类、环烷酸、氮的化合物等等，虽然含量很少，但危害却很大，这是因为它们有些本身是腐蚀性介质，另一些也会在加工过程中转化为腐蚀性介质。此外在炼制过程中加入的氢、溶剂及酸碱等也会形成腐蚀介质，加速材料裂化和腐蚀。1、腐蚀：①、常减压装置压力管线的腐蚀;②、催化裂化装置压力管线管件的腐蚀；③、气体脱硫装置压力管线管件的腐蚀；④、加氢装置压力管线管件的腐蚀；⑤、制氢装置压力管线管件的腐蚀；⑥、焦化装置压力管线管件的腐蚀；⑦、油品装置压力管线的腐蚀情况；⑧、主要化工装置压力管线管件的腐蚀（乙烯裂解装置、甲醇装置、聚乙烯、聚丙烯装置等）。2、高温运行下材料损伤：①、珠光体球化；②、石墨化；③、蠕变损伤；④、蠕变脆化。热壁加氢反应器接管管件介质腐蚀、氢腐蚀、氢脆、回火脆化和蠕变脆化；加氢精制、加氢裂化及催化重整装置中高温高压临氢管线管件的高温氢腐蚀；加氢脱硫装置；分离器气液混相流动配管的氢腐蚀；甲醇装置合成反应器如催化剂筐、分布管等管件的氢腐蚀；催化重整装置出口管线的脱碳和石墨化损伤；15国内压力管道行业存在的问题(3)国内压力管道存在的问题(4)催化重整装置反应器接管热影响区的蠕变脆化开裂；制苯装置氢苯混合气体高温管道的蠕变脆化损伤；加热炉出口氢气管道弯头的氢腐蚀；铂重整装置管线管件的氢腐蚀；蒸汽管道高温运行由于珠光体球化引发的爆管事故。3、冲刷腐蚀：石化系统使用的压力管道流动介质存在气、油、水、固相（固体颗粒）等多项流体，在管线的上下弯头、三通、T型接头、大小头、阀门、直管的入口或出口段部位将产生明显的局部冲刷减薄。五、在用管道管理和检验问题压力管道的管理检验问题很多，各企业对于压力管道的管理远不如压力容器的管理规范。由于过去没有要求强制检验，很多单位根本不检验或是进行一些象征性检验工作，使压力管道的管理和检验工作流于形式。1、缺乏检验规程和标准；（2003年7月在用工业管道定期检验规则）2、各企业有关工业管道的台帐、档案差别较大，缺乏检验的条件：①、线路不清，没有适合的管线图；②、工业压力管道资料丢失，没有材质、规格、热处理状态等原始参数；3、缺乏专业检验队伍：过去这类检验主要由操作人员巡检和测厚。①、多年来没有对工业压力管道检验单位实行严格的资格认证制度缺乏有效的管理制度和管理细则；②检验检测人员未经统一的考核与认可，水平参差不齐；16国内压力管道存在的问题(4)催化重整装置反应器接管热影响区的压力管道破坏的主要原因（长输管道）

压力管道在实际使用过程中，由于在设计、制造、安装及运行管理中存在各类问题，管道的破坏性事故时有发生。同时由于工作介质往往有易燃易爆、腐蚀及剧毒的特点，因此给压力管道的安全运行带来一定的威胁。1长输管道（1）在欧美国家管线事故的原因中，外力损伤占第一位，其次是腐蚀。原苏联天然气管道的事故原因主要是腐蚀、施工和管材质量。我国管线事故原因主要是设备故障、腐蚀、施工和管材等原因，与原苏联的事故统计数据较为接近，和欧美国家情况相差较大，其主要原因在于当时在管材、制管工艺、制造和安装水平比较落后。（2）近几年，我国新建的西部油、气管线由于所采用的设备、材料已接近国际水平，加之防腐、自动化操作水平的提高，设备故障、腐蚀、误操作等原因造成的事故比例将会降低。但由于西部大部分地区自然环境恶劣，灾害性地质较严重，因此外力引起的第三方破坏造成的事故比例会高于东部管道，为此评价东、西部管线完整性时应该视具体情况具体分析，区别对待。（3）对于老管线而言，事故率呈上升趋势。输气管线发生事故的概率低于输油管线。（4）外力破坏通常是陆地管线事故的主要原因，对大直径管道而言，管材和施工缺陷是最常见的管道事故原因。

17压力管道破坏的主要原因（长输管道）压力管道在实际使用过程压力管道破坏的主要原因（公用管道）

城市煤气和天然气管线破坏事故的原因主要是腐蚀、外力损伤、制造缺陷和材料损伤等。①、埋设在地下的钢质管道均有外防腐绝缘层，阻隔金属管子与外界腐蚀因素的接触。该防腐层一旦破坏，金属管的外表面腐蚀就极为迅速，为了确保管道安全运行，必须确保防腐层完好无损。防腐层在制作和施工过程中不可避免地会出现漏孔、缺陷和损伤，在埋地之后，受热、水、氧、地中杂散电流、细菌等环境因素影响，会老化、龟裂、剥离、防腐效果急剧下降。②、尽管实践表明对埋地管线采用涂料涂覆和阴极保护并用的防护效果最好，但在区域管网中推广应用阴极保护尚有一定难度。a、城市区域地下管线复杂，形状各异，采用传统阴极保护难以达到各部位同样的标准。b、阴极保护电流对外部结构的干扰问题，有时损坏了周围有效范围内的众多金属设施。c、埋地管线并非完整一致，而是要和外部结构发生多处短接，这种接触结果不但提供不同金属相接触构成的电偶腐蚀机会，而且为实现阴极保护带来了更大困难，使输出设备负荷加大。d、各种人为维修作业，常会出现将阴极保护系统损坏现象。③、城镇埋地燃气管网贯穿经济发达和人口稠密地区，发生事故后果非常严重。1968年英国RadonPoint公寓由于天然气泄漏，造成墙体和楼板连续倒塌。1970年格陵兰Godthab地下室管网煤气泄漏，建筑物全部倒塌。1975年8月英格兰Mersey公寓、1972年美RichmansworthGroxdeyGreen和1973年法国Perpignan由于天然气泄漏，造成房屋严重破坏。1993年徐州市铜山县液化气输配站管网破裂，造成4人死亡，16人受重伤。1995年青海石油管理局西部炼厂天然气泄漏，死3人，重伤4人。1995年济南和平路煤气管爆炸13人死亡，48人受伤；1996年春节前后，天津、青岛、重庆、福州、哈尔滨等地相继发生燃气中毒和爆炸事故，伤亡50多人；2000年10月，合肥四里河小区燃气管网爆炸，死10人，整幢楼炸毁。城镇埋地燃气管网事故的发生，以及所带来的重大人员伤亡和经济损失，已严重地影响到社会稳定和人民生命财产安全。18压力管道破坏的主要原因（公用管道）城市煤气和天然压力管道破坏的主要原因（3）

⑶工业管道国外有关统计资料表明，工业管道的破坏性事故中，腐蚀破坏约占28．1％；疲劳破坏约占29．1％；蠕变破坏约占28．8％。可见腐蚀、疲劳、蠕变破坏是管道破坏的三大主要原因。将95年石化企业Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类管道爆炸与严重损坏事故原因按图1所示进行了分类，

图1工业管道的破坏原因

很明显腐蚀与冲蚀比例偏高，而管理不善原因较低，其中腐蚀减薄引起的占29.8％，材料以及制造质量引起的占24.5％，因安装原因引起的失效占26.7％。19压力管道破坏的主要原因（3）⑶工业管道19压力管道的主要失效形式

1、压力管道主要失效形式包括：①、因存在原始制造性缺陷和使用过程中新生缺陷引发的弹塑性断裂失效模式；②、因环境或介质影响造成由腐蚀引发的破坏失效模式；③、因高温、高压、临氢、交变载荷环境造成材料累积损伤失效模式，如珠光体球化、石墨化、回火脆化、蠕变破坏、疲劳破坏、氢损伤等。压力管道失效型式的分类（1）压力管道失效型式的分类方法有很多种。按破坏时宏观变形量的大小可分为韧性破坏(延性破坏)和脆性破坏两大类。①韧性破坏：韧性破坏是管道在压力的作用下管壁上产生的应力达到材料的强度极限，因而发生断裂的一种破坏型式。它通常包括材料变形过程的弹性变形、弹塑性变形和断裂的三个阶段。韧性破坏是一种因强度不足而发生的破坏。如果管道不是由于存在明显的缺陷和明显脆化，而是由于超压导致破坏时，都属于韧性破坏。②脆性破坏：脆性破坏是指管道破坏时没有发生宏观变形，破坏时的管壁应力也远未达到材料的强度极限，有的甚至还低于屈服极限。脆性破坏往往在一瞬间发生，并以极快的速度扩展。这种破坏现象和脆性材料的破坏很相似，故称为脆性破坏。又因为它是在较低的应力状态下发生的，故也叫做低应力破坏。脆性破坏的基本原因是材料的脆性和存在严重缺陷。此外，加载的速度、残余应力、结构的应力集中等都会加速脆断破坏的发生。（2）此外按破坏时材料的微观(显微)断裂机制分类，也可以分为韧窝断裂、解理断裂、沿晶脆性断裂和疲劳断裂等。但实际工作中，往往采用一种习惯的混合分类方法，即以宏观分类法为主，再结合一些断裂特征。通常分为：制造时产生的原始缺陷破坏、腐蚀冲刷破坏、疲劳破坏、材料损伤和其他形式破坏。20压力管道的主要失效形式1、压力管道主要失效形式包括：①、无损检测技术的发展阶段

第一阶段称为无损探伤(NDI)。其主要作用就是在不损伤材料和设备产品的前提下，检出内、外部缺陷，以满足设备工程设计的强度要求，这是无损检测技术发展的初级阶段，其主要特征是以质量控制为中心。质量控制原则是利用无损检测对设备产品的制造安装质量进行控制的一种安全评定原则。通常认为超声检测的质量控制参数为：①回波波幅的高度；②缺陷的长度③单位长度、单位面积或单位体积上的缺陷个数。射线检测的质量控制参数为：①缺陷长度；②缺陷性质；③单位长度上的缺陷个数；④单位面积上缺陷个数。因为其可靠性取决于控制门槛值有充分的安全裕度，所以在真实缺陷与评定等级之间允许有一定的偏差。目前国际上基本上以质量控制为核心内容。第二阶段称为无损检测(NDT)。对于工业发达国家来说，该阶段始于上个世纪70年代，其任务不仅是检测设备产品的内外部缺陷，而且测定材料和焊缝的组织结构，如晶粒度、石墨形态、金相组织、硬度和残余应力水平；同时还测定各种过工艺参数诸如温度、压力、粘度和密度等。这时的无损检测技术表现为系统性质量控制概念，远比第一阶段具有更为丰富的内涵。第三阶段称为无损评价(NDE)。由于设计水平的不断提高，断裂力学等学科技术的发展和推广，以及极限设计寿命思想的进步和实用化，因此要求无损检测技术不仅能检出危险缺陷，而且要对缺陷进行定性，并测定其自身高度(通常指壁厚方向的尺寸)，以便采用断裂力学对带缺陷设备的安全性和使用寿命进行评价。无损评价的核心是合于使用原则，是确保没有危害性缺陷从而保证设备产品安全运行一种安全评定原则，其主要检测参数为缺陷自身高度、缺陷性质、缺陷位置以及缺陷密集程度等。21无损检测技术的发展阶段第一阶段称为无损探伤(NDI)压力管道无损检测可靠性通常压力容器的破坏主要取决于三个基本要素：应力水平（设计、制造不合理），材料性能和缺陷危害程度。压力容器无损检测是在应力分析和材料性能评价的前提下，确定原材料(钢板、复合钢板、锻件、钢管等)、焊缝和热影响区中是否存在缺陷、缺陷当量、缺陷性质和危害程度，以保证压力容器安全运行的一种手段。从这个意义说，压力容器无损检测可靠性也就是压力容器安全可靠性的一个关键性组成部分。过去人们常以“能检出的最小缺陷尺寸”来衡量检出缺陷的能力，并以此作为评价无损检测可靠性的重要参数。这实际上是一种误解，因为该数据既无法保证凡是大于该尺寸的缺陷一定能被检出来，也不能保证检测出的就一定是缺陷，同时也无法反映出缺陷的准确当量和检测误差。就本质而言，无损检测可靠性有两个含义：一是指不漏掉危险性缺陷的几率，即缺陷的检出率；二是指检出结果的真实性，即对缺陷定性定量结果的可信赖性。无损检测技术涉及到多方面的因素，如检测人员的技术水平、经验和心理状况；检测仪器设备的水平和完好程度；各种检测方法的特点和检测方案的适用性；工件的结构设计特点和材料特性；制造工艺和缺陷本身的特点等等。也就是说同一缺陷在重复检验时，如果影响因素不同，检测结果将并不总是一个固定的参数，而可能变化很大。这种不确定因素是无损检测的固有特征，对无损检测的可靠性具有很大的影响。22压力管道无损检测可靠性通常压力容器的破坏主要取决于三个压力管道无损检测概述

无损检测是指在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。常用的无损检测方法有射线检测（简称RT）、超声波检测（简称UT）、磁粉检测（简称MT）和渗透检测（简称PT），称为四大常规检测方法。这四种方法是承压类特种设备制造质量检测和在用检测最常用的无损检测方法。其中RT和UT主要用于探测试件内部缺陷，MT和PT主要用于探测试件表面缺陷。其他用于承压类特种设备的无损检测方法有涡流检测（简称ET）、声发射检测（简称AE）等。23压力管道无损检测概述无损检测是指在不损坏试件的前压力管道射线检测技术（特点）

射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、γ射线、中子射线三种。这三种射线都被用于无损检测，其中X射线和γ射线常应用于承压设备焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。射线检测是工业无损检测的一个重要专业门类。最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。压力管道射线检测特点

①.检测结果有直接记录——底片。由于底片上记录的信息十分丰富，且可以长期保存，从而使射线照相法成为各种无损检测方法中记录最真实、最直观、最全面、可追踪性最好的检测方法。②可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确各种无损检测方法中，射线照相对缺陷定性是最准的。在定量方面，对体积型缺陷（气孔、夹渣类）的长度、宽度尺寸的确定也很准，其误差大致在零点几毫米。③体积型缺陷检出率很高。而面积型缺陷检出率受到多种因素影响。体积型缺陷是指气孔、夹渣类缺陷。射线照相大致可以检出直径在试件厚度1%以上的体积型缺陷。面积型缺陷是指裂纹、未熔合类缺陷，其检出率的影响因素包括缺陷形态尺寸、透照厚度、透照角度、透照几何条件、源和胶片种类、像质计灵敏度等，所以一般来说裂纹检出率较低。

24压力管道射线检测技术（特点）压力管道射线检测技术（特点）

④.适宜检测较薄的工件而不适宜较厚的工件。检测厚工件需要高能量的射线探伤设备。300kV便携式X射线机透照厚度一般小于40mm，420kV移动式X射线机和Irl92γ射线机透照厚度均小于100mm，对厚度大于100rain的工件照相需使用加速器或C060，因此是比较困难的。此外，板厚增大，射线照相绝对灵敏度是下降的，也就是说对厚工件采用射线照相，小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。⑤适宜检测对接焊缝。检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件。用射线检测角焊缝时，透照布置比较困难，且摄得底片的黑度变化大，成像质量不够好；板材、锻件中的大部分缺陷通常与射线束垂直，因此射线照相无法检出。⑥.有些试件结构和现场条件不适合射线照相。由于是穿透法检测，因此结构和现场条件有时会限制检测的进行。例如，有内件的锅炉或容器，有厚保温层的锅炉、容器或管道，内部液态或固态介质未排空的容器等均无法检测。采用双壁单影法透照，虽然可以不进入容器内部，但只适用于直径较小的管道，对直径较大的管道，双壁单影法透照很难实施。此外如焦距太短，则底片清晰度会很差。⑦对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难。缺陷高度可通过黑度对比的方法作出判断，但精确度不高，尤其影像细小的裂纹类缺陷。⑧检测成本高。与其他无损检测方法相比，射线照相的材料和人工成本很高。⑨.射线照相检测速度慢。一般情况下定向X射线机一次透照长度不超过300mm，拍一张片子需10min，γ射线源的曝光时间一般更长。但特殊场合则另当别论，⑩.射线对人体有伤害。射线会对人体组织造成多种损伤，因此对工作人员剂量当量规定了限值。要求在保证完成射线探伤任务的同时，接受的剂量当量不超过限值。

25压力管道射线检测技术（特点）④.适宜检测较薄的工件而不压力管道射线检测技术(工艺特点)

压力管道尤其是工业管道大量采用薄壁小径管，其施工主要采用氩弧焊打底，手工焊盖面的单面焊接。长期以来小径管对接焊缝主要采用射线透照检测，但也存在不少问题：①、由于压力管道透照截面厚度变化大，宽容度很难保证，透照一次不能实现焊缝全长的100%检测;②、若要满足压力管道裂纹检测要求，则底片透照数量很难满足要求；③、同时射线透照大量采用Ir192射线源和Ⅲ型片，底片质量和清晰度都比较差。

JB/T4730《承压设备无损检测》对压力管道射线检测作了部分改进：①、增加了工业射线胶片系统分类的内容，将胶片分为T1、T2、T3、T4四类。增加附录A（资料性附录），对胶片系统的特性指标提出了要求，对国内使用的胶片质量进行有效的控制；对薄壁压力管道推荐采用Se-75射线源以及T2或T1胶片，提高了射线透照质量。②、对100mm＜Do≤400mm的环向对接焊接接头（包括曲率相同曲面焊接接头）,A级、AB级允许采用K≤1.2。

降低了K值要求，减少底片数量。

③、小径管环向对接焊接接头的透照布置。小径管采用双壁双影透照布置，当同时满足下列两条件时应采用倾斜透照方式椭圆成像：T（壁厚）≤8mm；g（焊缝宽度）≤Do/4椭圆成像时，应控制影像的开口宽度（上下焊缝投影最大间距）在1倍焊缝宽度左右。不满足上述条件或椭圆成像有困难时可采用垂直透照方式重叠成像。

④、小径管可选用通用线型像质计或附录F（规范性附录）规定的专用（等径金属丝）像质计，金属丝应横跨焊缝放置。像质计应置于源侧，当无法放置时，可将像质计置于胶片侧。26压力管道射线检测技术(工艺特点)压力管道射线检测技术(工艺特点)

⑤、小径管环向对接接头的透照次数小径管环向对接焊接接头100%检测的透照次数：采用倾斜透照椭圆成像时，当T/Do≤0.12时,相隔90°透照2次。当T/Do＞0.12时,相隔120°或60°透照3次。垂直透照重叠成像时，一般应相隔120°或60°透照3次。由于结构原因不能进行多次透照时，可采用椭圆成像或重叠成像方式透照一次。鉴于透照一次不能实现焊缝全长的100%检测，此时应采取有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑度和灵敏度满足要求。⑥、底片评定范围内的黑度D应符合下列规定:A级：1.5≤D≤4.0；AB级2.0≤D≤4.0；B级：2.3≤D≤4.0。用X射线透照小径管或其他截面厚度变化大的工件时，AB级最低黑度允许降至1.5；B级最低黑度可降至2.0。⑦、

小径管可选用通用线型像质计或附录F（规范性附录）规定的专用（等径金属丝）像质计，金属丝应横跨焊缝放置。像质计应置于源侧，当无法放置在源侧时，可将像质计置于胶片侧。⑧、对截面厚度变化大的压力管道，在保证灵敏度要求的前提下，允许采用较高的Ｘ射线管电压。但有一定压力范围的限制。⑨、不加垫板单面焊的未焊透缺陷和根部内凹和根部咬边分级评定。管外径Do＞100mm管子未焊透和根部内凹和根部咬边深度可采用对比试块（Ⅱ型）进行测定。管外径Do≤100mm小径管上述深度可采用小径管专用对比试块(ⅠA或ⅠB型)进行测定,

27压力管道射线检测技术(工艺特点)⑤、小径管环向对压力管道射线检测（表面要求）

射线检测前，焊接接头的表面应经外观检测并合格。表面的不规则状态在底片上的影像不得掩盖或干扰缺陷影像，否则应对表面作适当修整。其主要理由如下①、焊缝的表面缺陷（如咬边、凹坑、沟槽等）将直接反映在底片上，往往掩盖了焊缝内的缺陷，使之漏检；或是形成伪缺陷，给缺陷的评定、分级和返修带来很大困难。如曾在某厂就发现过好几起类似的现象，当时在底片上某丁字缝发现一条黑色影象，很象裂纹，经两次返修后缺陷仍然存在，经实地检查，发现原来是丁字口上一道很细的沟槽。我们认为若在射线检测前先进行较细致的外观检查，这类情况的产生就会大大减少。②、焊缝余高对焊缝缺陷的检出有一定的影响，余高越高，对底片的宽容度要求愈高，缺陷检出则比较困难，因此，焊缝余高应尽可能减小，并控制在一定的尺寸范围内。综上所述，焊缝表面质量与底片的有效性、可靠性及缺陷检出灵敏度有很大关系，必须给予高度的重视。28压力管道射线检测（表面要求）射线检测前，焊接接头的表面压力管道射线检测（裂纹检测）

任何无损检测方法都十分重视裂纹的检出率，射线检测也不例外。为保证裂纹的检出效果，通常在射线照相检测标准中都作出了一些技术方面的直接或间接的规定，目前世界各国标准对此可以概括为三种类型：①、直接对裂纹检验角进行规定：美国军标规定检验裂纹，只有当工件处于射线束10°圆锥角之内区域才是有效的。即意味着为保证裂纹检出，照射角应不大于10°。

②、规定透照厚度比K值进行间接控制：JB/T4730标准和德国标准等没有直接规定裂纹检验。但由于规定了K值，实际上也就规定了有效透照区，间接控制允许的射线照射角。③、直接规定有效透照区长度进行间接控制：JIS标准主要采用这种方式，标准直接规定有效透照区长度L3与焦距L1之间的关系，间接控制了射线检验角，从而保证裂纹检出。上述三种类型实际上是以不同方式限制了允许采用的射线照射角，即射线束与裂纹开裂面之间的角度。一般认为射线束与裂纹开裂面之间的角度小于9.5°，裂纹检出率在70%以上；角度大于9.5°～15°，裂纹检出率在50%左右；角度大于15°，裂纹检出率急剧下降。但必须注意的是，这些限制都假设裂纹面处在与工件表面垂直的方向，而实际的裂纹可能要复杂得多，其检验的掌握也更困难。29压力管道射线检测（裂纹检测）任何无损检测方法都十分重压力管道射线检测（检测灵敏度）

射线照相灵敏度一般由三个因素所控制，即对比度、不清晰度和颗粒度。对比度描述的是细节影象与背景影象的黑度差，对缺陷而言则是缺陷影象与背景影象黑度差，它直接决定缺陷影象的可识别度。不清晰度则描述影象边界的扩展程度，影响缺陷影象可识别度，尤其对于细长缺陷影响更大。颗粒度是影象黑度分布不均匀视觉印象，由形成影象银团随机分布产生，直接对应于信噪比，颗粒度越细，灵敏度愈高。一般来说采用γ射线透照所获得的固有不清晰度要比采用X射线大得多。不清晰度数值小，检出细长缺陷能力强；不清晰度数值大，则检出能力低。目前国内用来控制射线检测灵敏度的线型象质计对对比度变化敏感，而对不清晰度和透照焦距的变化不敏感。也就是说现行象质计不能有效地控制不清晰度的变化。因此，为了能保证获得较好的不清晰度值，达到较高实际检测灵敏度，对钢制或有色金属制承压设备尽量采用X射线源进行射线检测。此外当不得不采用γ射线源进行射线透照检测时，采用低噪声、高梯度噪声比和高分辨率的胶片可作为实际检测灵敏度的一种弥补。尤其对于σb≥540MPa的高强度材料焊接接头，由于缺口敏感性比较高，产生细长型冷、热、再热和应力腐蚀裂纹的趋势比较明显，为了保障安全，必须强制性采用高分辨率的胶片。30压力管道射线检测（检测灵敏度）射线照相灵敏度一般由三压力管道射线检测（象质计）

目前，世界上通用的象质计主要有五类：单丝式线型象质计、双丝式线型象质计、平板式孔型象质计、阶梯板式孔型象质计和槽型象质计。JB4730标准主要采用单丝式线型象质计，利用可识别的最细丝径d来计算相对灵敏度。单丝式象质计具有结构简单、制作方便、使用可靠等优点，能准确地测定对比度的变化情况。但也具有一定的局限性：①、对底片上能识别的最细钢丝的确定，没有一个定量的规定，因此存在一定的人为主观性；②、象质计指示值与裂纹类危险性缺陷检出率对应性较差；③、对影响不清晰度参数的变化不敏感；④、当透照焦距和射线能量发生变化时，象质计灵敏度和实际缺陷检出率的变化不相一致。从上世纪60年代以来，许多研究者致力研究开发新型象质计。随着科技的发展，能更准确地控制射线检测灵敏度的象质计必然会在不久的将来问世，并在标准中得到反映。

31压力管道射线检测（象质计）目前，世界上通用的象质计主要压力管道射线检测(象质计材料)

通常被透照设备的材料应与线型象质计的材料相一致，才能取得较好的检测效果。但由于目前锅炉、压力容器及压力管道用材比较复杂，新钢种和有色金属材料（如钛、铝、铜、镍及镍合金、锆等）不断涌现，给线型象质计实际使用带来很大困难。代用（高带低，不能低代高）。

当某种材料的象质计用来检测其它材料的焊缝时，如不能确定是否合适，可采用下述方法进行判定：取两块与被检设备厚度大体相当的试块（一块与被透照设备的材料相一致，另一块与象质计材料相一致），将其在同一张胶片上，以产品射线照相的合适能量级别进行一次曝光照相，底片上两种材料的黑度范围(一般地说指黑度比较均匀的试块中间部位)应在1．5～4．0之间，如果被透照设备的材料黑度和制作象质计材料黑度的比值在1～0．87之间，那么被透照设备材料可以采用该种材料制作的象质计进行射线照相检测。32压力管道射线检测(象质计材料)通常被透照设备的压力管道射线检测（焊缝质量级别）钢焊缝质量级别的确定与承压设备所承受载荷的性质、大小、温度、介质以及环境条件有关。实验数据表明，除低应力脆断这种特殊情况外，一般由静载荷引起的焊缝强度降低远远小于冲击和往复动载荷引起的焊缝疲劳强度降低。因此JB/T4730中钢焊缝射线检测质量级别主要是根据由缺陷引起的疲劳强度降低程度来确定的，共分为四级。Ⅰ级焊缝：对疲劳强度要求很高的焊缝。通常是指核能、超高压或工作介质为剧毒物质的设备焊缝，以及承受很大静载荷、动载荷和交变载荷的焊缝、特别是在循环不对称交变载荷作用下的焊缝。由于这类焊缝对疲劳强度要求相当高，因此一般应采用较高的质量等级（即Ⅰ级）。由于余高的存在将使疲劳强度显著降低，所以Ⅰ级焊缝通常不保存余高。Ⅱ级焊缝：对疲劳强度有一定要求的容器焊缝，即高压或工作介质为有害气体焊缝、以及承受较大动、静载荷或有限循环次数交变载荷的焊缝。一般保留焊缝余高。Ⅲ级焊缝：基本上不考虑疲劳强度的焊缝，主要包括低压或工作介质为无害气体的焊缝，以及只承受静载荷的焊缝。Ⅳ级焊缝：不合格的焊缝。

33压力管道射线检测（焊缝质量级别）钢焊缝质量级别的确定压力管道射线检测（深孔缺陷分级）

深孔缺陷（针孔缺陷）是承压设备焊接接头的一种危害性潜在缺陷，一旦出现问题将会产生灾难性事故，给人民的生命财产带来巨大威胁。因此压力容器的有关射线检测对此都给予充分重视。但由于对深孔缺陷的判断缺乏明确的判据和门槛值，所以在94标准中对此没有明确的规定。JB/T4730考虑到各方面的因素，规定：对致密性要求高的焊接接头,经合同各方商定,可将圆形缺陷黑度作为评级依据。黑度大的圆形缺陷定义为深孔缺陷,当焊接接头存在深孔缺陷时，接头质量评为Ⅳ级。多层包扎、热套承压设备内筒纵、环焊缝射线检测（6mm）34压力管道射线检测（深孔缺陷分级）深孔缺陷（针孔缺陷）压力管道射线检测（缺陷尺寸确定）

一般来说，除非透照检测很厚的工件之外，缺陷在胶片上投影产生的线性放大很少大于5%，所以，评定缺陷长度时，可直接以底片上的投影长度作为测定依据。当缺陷长度方向与胶片方向有明显夹角时，评片可按经验对缺陷投影长度乘上一个修正系数来确定缺陷长度。但这种情况不多，通常也易于识别。缺陷在底片上的影象宽度通常是由缺陷的投影宽度加上总的影象不清晰度构成的。除非考虑到宽度很窄的缺陷、或固有不清晰度较大的高能射线或γ射线检测应进行修正外。在其他情况下，底片上测出的影象投影宽度通常就作为缺陷的宽度来考虑。实际生产时，如果压力管道焊缝部位宽度小于圆形缺陷评定区的宽度，则此时圆形缺陷评定区的宽度可以取实际焊缝宽度进行评定。35压力管道射线检测（缺陷尺寸确定）一般来说，除压力管道射线检测（检测质量控制）

根据目前国内对压力管道环焊缝射线检测质量的控制，应该说并不能完全保证压力管道的焊接施工质量（从拍片数量，射线源、底片的不清晰度等角度考虑），压力管道的制造安装质量实际在很大程度上是通过严格工艺纪律进行保证的，国外工业先进国家也基本采用这种形式，因此目前国家质检总局推行的对压力管道强制性监督检验制度具有比较重要的现实意义（多年来竣工资料和定期检验情况明显不符）。此外，对于厚壁压力管道可以Co60源进行检测，但效果不佳。采用康普顿散射成象技术：该技术类似于脉冲反射超声成象，将射线源与胶片置于同一侧，适于检测厚壁封闭压力管道，影象质量高，防护简便但需指出的是射线检测无法或很难进行缺陷定量（缺陷自身高度测定）。

36压力管道射线检测（检测质量控制）根据目前国内对压力管道压力管道超声检测技术（特点）

超声波检测主要用于探测试件内部缺陷，它的应用十分广泛。所谓超声波是指超过人耳听觉，频率大于20kHz的声波。用于检测的超声波，频率为0.4～25MHz，其中用得最多的是1～5MHz。超声波探伤方法很多，通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。但目前用得最多的是脉冲反射法。超声信号显示方面，目前用得最多而且较为成熟的是A型显示。其主要特点如下：

①面积型缺陷检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低从理论上说，反射超声波的缺陷面积越大，回波越高，越容易检出。②.适合检测厚度较大的工件，不适合检测较薄的工件。超声波对钢有足够的穿透能力，检测直径达几米的锻件，厚度达上百毫米的焊缝并不太困难。另外，对厚度大的工件检测，表面回波与缺陷波容易区分。但对较薄的工件，例如厚度小于8mm的焊缝和6mm的板材，进行超声波检测检测则存在困难。薄焊缝检测困难是因为上下表面形状回波容易与缺陷波混淆，难以识别；薄板材检测困难除了表面回波容易与缺陷波混淆的问题外，还因为超声波探伤存在盲区以及脉冲宽度影响纵向分辨率。③应用范围广，可用于各种试件超声波探伤应用范围包括对接焊缝、角焊缝、T形焊缝、板材、管材、棒材、锻件，以及复合材料等。但与对接焊缝检测相比，角焊缝、T形焊缝检测工艺相对不成熟，有关标准也不够完善。④检测成本低、速度快，仪器体积小重量轻，现场使用较方便。正常情况下，1名检测人员1天能检测数十米焊缝，检测结果当场就能得到。

37压力管道超声检测技术（特点）超声波检测主要压力管道超声检测技术（特点）⑤无法得到缺陷直观图像。定性困难。定量精度不高。超声波探伤是通过观察脉冲回波来获得缺陷信息的。缺陷位置根据回波位置来确定，对小缺陷（一般10mm以下）可直接用波高测量大小，所的结果称为当量尺寸；对大缺陷，需要移动探头进行测量，所的结果称指示长度或指示面积。由于无法得到缺陷图像，缺陷的形状、表面状态等特征也很难获得，因此判定缺陷性质是困难的。在定量方面，所谓缺陷当量尺寸、指示长度或指示面积与实际缺陷尺寸都有误差，因为波高变化受很多因素影响。超声波对缺陷定量的尺寸与实际缺陷尺寸误差儿毫米甚至更大，一般认为是正常的。⑥.检测结果无直接见证记录。由于不能像射线照相那样留下直接见证记录，超声波检测结果的真实性、直观性、全面性和可追踪性都比不上射线照相。⑦.材质、晶粒度对探伤有影响。晶粒粗大的材料，例如铸钢、奥氏体不锈钢焊缝，未经正火处理的电渣焊焊缝等，一般认为不宜用超声波进行探伤。这是因为粗大晶粒的晶界会反射声波，在屏幕上出现大量“草状回波”，容易与缺陷波混淆，因而影响检测可靠性。⑧.工件不规则的外形和一些结构会影响检测。例如，台、槽、孔较多的锻件，不等厚削薄的焊缝，管板与筒体的对接焊缝，直边较短的封头与简体连接的环焊缝，高颈法兰与管子对接焊缝等，会使检测变得困难。可通过增加扫查面，或采用两种角度探头，或把焊缝磨平后检测等方法来解决。不等厚削薄的焊缝或类似结构可通过改变扫查面，或采用计算法选择合适角度探头和对缺陷定位等方法来解决。⑨.不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查。从而影响检测精度和可靠性38压力管道超声检测技术（特点）⑤无法得到缺陷直观图像。压力管道管件超声检测技术钢管的检测主要针对纵向缺陷，钢管的检测可选用液浸法或接触法检测。钢管纵向缺陷检测试块的尺寸、V形槽和位置应符合下图的规定。

横向缺陷的检测由合同双方协商解决。钢管横向缺陷检测试块的尺寸、V形槽和位置应符合下图的规定。

压力管道管件也可采用涡流检测39压力管道管件超声检测技术钢管的检测主要针对纵向缺陷，压力管道对接环焊缝超声检测技术

小直径薄壁管对接环焊缝因其曲率大、半径小、壁厚薄和变形杂波多等特点，导致超声波检测存在声波散射严重和检测灵敏度低等情况，给小直径薄壁管超声检测带来很大困难。按国内目前的几个主要标准对钢制压力管道环焊缝超声检测的管道厚度和管道曲率是有明确限制的。JB4730和GB11345《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》标准均要求壁厚≥8mm，管径≥159mm。我所和锅检中心、哈尔滨锅炉厂等单位自“七·五”攻关以来，一直从事薄壁小径管焊缝超声波检测技术的研究，针对在用压力管线开展了“在用工业承压管道对接焊缝超声波检测技术的研究”，开发与研制了适用于薄壁小径管焊缝超声波检测专用探头、对比试块及缺陷检测方法。本节内容主要依据合肥通用所、锅检中心和哈尔滨锅炉厂对小口径薄壁管超声检测的试验研究成果，并参照DL/T5048《电力建设施工及验收技术规范实行管道焊接接头超声检验篇）》的有关规定和一些制造厂企业标准制订的。JB／T4730《承压设备无损检测》规定适用于壁厚大于或等于4mm，外径为32mm～159mm或壁厚为4mm～6mm，外径大于或等于159mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头超声检测缺陷定性定量内容。试块型号为GS-1、GS-2、GS-3、GS-4；推荐采用线聚焦斜探头和双晶斜探头，主要用于在用压力管道单面焊未焊透缺陷的检测，解决在用压力管道的安全使用问题。同时也可用于长输和电力管道的制造安装的超声检测。（中石油SY4065《石油天然气钢制管道对接焊缝超声波探伤及质量分级》、电力部门的DL/T820《管道焊接接头超声波检验技术规程》）40压力管道对接环焊缝超声检测技术小直径薄壁管对接环压力管道对接环焊缝超声检测技术41压力管道对接环焊缝超声检测技术41压力管道超声检测（检测技术级别）

增加焊缝超声检测等级分类的内容。将焊缝的检测级别分为A、B、C三个级别；根据压力容器产品的重要程度进行选用，原则上A级检测适用于锅炉、压力容器及压力管道有关的支承件和结构件焊缝检测，B级检测适用于一般锅炉、压力容器及压力管道对接焊缝检测，C级检测适用于重要锅炉、压力容器及压力管道对接焊缝检测。主要区别有以下几个方面：（1）适用的厚度范围，A级适用于母材厚度≥8mm～46mm，B级和C级适用于母材厚度≥8mm～400mm。（2）使用的探头数量，A级用1种K值探头，B级用1种或2种K值探头C级用2种K值探头。（3）检测面，A级为单面单侧，B级、C级为单面双侧或双面双侧。（4）对横向缺陷的检测，A级一般不需检测横向缺陷，B级、C级应检测横向缺陷。（5）对焊接接头余高的要求，A级、B级不要求将焊接接头的余高磨平，而C级要求磨平。（6）对扫查区母材的检测，C级要求用直探头对斜探头扫查经过的母材区域进行检测。A级和B级则不需要。42压力管道超声检测（检测技术级别）增加焊缝超声检压力管道超声检测（不锈钢堆焊层）

直至94年为止，国、内外都没有专门的压力容器和管道不锈钢堆焊层超声检测标准。之所以包括这部分内容，主要是考虑到近年一些重要设备的国产化和进出口贸易的需要。这部分内容主要是根据ASME-V、日本一些公司的企业标准和国内在锻焊结构及板焊结构的热壁加氢反应器国产化工作的一些试验数据和检测经验来制定这一部分内容的。压力管道不锈钢堆焊层超声检测主要有以下几个特点：①、堆焊层一般采用309和347超低碳奥氏体不锈钢（347主要是堆焊层，309是过渡层），基板可采用筒形锻件或钢管，材质通常为2.25Cr-1Mo钢，制造采用带极堆焊。由于防腐耐磨需要、堆焊面不加工，增加探头耦合困难。②、超声检测对象主要为堆焊层内缺陷、堆焊层层下再热裂纹和堆焊层与基板间未贴合。③、由于不锈钢堆焊层的使用状况千差万别，既有用于高温、高压和含有氢介质的场合，也有仅用于只有防腐要求的低压管道上。所以相关的检验项目不是固定的，而是可以根据设计及使用要求，灵活掌握，可以全部采用，也可以只采用一项或两项。④、超声检测所采用的探头为双晶直探头、双晶斜探头、单直探头和纵波斜探头。探头的选择应根据检验项目来确定。43压力管道超声检测（不锈钢堆焊层）直至94年为止，国、奥氏体钢焊缝压力管道超声检测

奥氏体钢焊缝由于其各向异性，晶粒粗大、组织不均匀等特点，造成探头超声声场的一些基本特性和声场规律发生变化，如主声束发生畸变，声波不再以直线传播，6dB、10dB等缺陷定量方法不再适用等，给奥氏体钢焊缝的超声检测带来很大困难。由于问题很复杂，因此JB/T4730标准没有将奥氏体钢焊缝的超声检测列入标准正文。国外许多单位和个人对此也持同样看法。但是目前国内对奥氏体钢焊接接头进行超声检测的呼声比较高（这主要指的是对在用承压设备奥体钢焊接接头的缺陷检测，以及对9Ni、5Ni钢等奥氏体焊接接头射线检测过程中的超声补充检测），因此本标准增加附录N奥氏体不锈钢对接焊接接头超声波检测（资料性附录），供使用单位制定合理的检测方案，如采用：①纵波检测；②低频检测；③采用宽频带窄脉冲探头、提高信噪比；④采用聚焦探头进行检测；⑤采用多种频率法检测，以达到较好的检测效果。

44奥氏体钢焊缝压力管道超声检测奥氏体钢焊缝由于其各向异压力管道超声检测（测厚）

1、JB/4730-2005标准删去超声测厚内容。对于一般情况可采用JB4730-94标准。2、在用压力管道堆焊部位和复合板厚度的测定

堆焊部位和复合板厚度测定通常采用超声探伤仪，利用单直或双晶直探头进行：

①、测定时扫描基线应以钢的纵波声速为基准调整，根据工件的厚度可采取（1：1或1:2）的比例。②、测试灵敏度应根据需要确定，但至少应保证堆焊层和复合板的界面回波能达到荧光屏满刻度的40%。测定时应注意使噪声回波高度不超过荧光屏满刻度的20%。③、通常应从基板侧进行测定，测定应以回波的前沿为准。若荧光屏扫描基线上基板界面回波的前沿到始脉冲的距离为A，堆焊部位或复合板底波前沿到始脉冲的距离为A＋B。当采用扫描基线深度1：1调整时，则相应的堆焊层和复合板厚度如下所示（如扫描基线深度不是按1：1调节，有关厚度值则应乘上一定的倍数）：基板的厚度为：A；堆焊层或复合板的厚度为：B×CL奥氏体不锈钢堆焊层材料/CL碳钢。其中CL奥氏体不锈钢堆焊层材料—堆焊层材料的纵波声速；CL碳钢—基板材料的纵波声速。3、高温压力管道测厚应考虑高温时声速和管子壁厚变化对测定结果的影响。45压力管道超声检测（测厚）1、JB/473压力管道常规无损检测技术⑷

3、小口径管座角焊缝的无损检测（大庆兰化球罐接管角焊缝）接管角焊缝是压力管道最基本的结构形式，由于具有特殊的几何形状以及结构的剧烈变化，同时又是高应变区和破坏的高发区。该部位焊接工况恶劣容易产生缺陷，无损检测难度比较大，历来是无损检测的重要难题。多年来我所对下述问题进行了大量的试验研究：①、接管角焊缝区域超声检测的可检性和缺陷定性定量问题；②、接管角焊缝区域缺陷特征与超声波信号的关系；③、接管角焊缝区近表面缺陷直流磁粉探伤的灵敏度和检测深度问题；④、接管角焊缝区域射线检测的有效性。根据多年的试验研究，JB／T4730《承压设备无损检测》标准中明确规定了小口径管座角焊缝的超声检测内容，在行业上第一次规定了超声检测验收的门槛值。考虑到小口径管座角焊缝射线检测还存在一些不确定因素，因此在JB／T4730标准中没有涉及小口径管座角焊缝射线检测内容。46压力管道常规无损检测技术⑷3、小口径管座角焊缝的无压力管道磁粉检测技术（特点）

铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍。如果材料中存在不连续性（包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成的不连续性），磁力线便会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。如果这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会使磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，从而显示缺陷。当裂纹方向平行于磁力线的传播方向时，磁力线不会受到影响，缺陷也不可能被检出。影响漏磁场主要有以下几个因素a外加磁场强度越大，形成的漏磁场强度也越大。b在一定外加磁场强度下，材料的磁导率越高，工件越易被磁化，材料的磁感应强度越大，漏磁场强度也越大。c当缺陷的延伸方向与磁力线的方向成90时，由于缺陷阻挡磁力线穿过的面积最大，形成漏磁场强度也最大。随着缺陷的方向与磁力线的方向逐渐减小（或增大）漏磁场强度明显下降；因此通常需要在两个（方向互相垂直）或多个方向进行磁化。d随着缺陷的埋藏深度增加，溢出工件表面的磁力线迅速减少。缺陷的埋藏深度越大，漏磁场就越小。因此，磁粉探伤只能检测出铁磁材料制成的工件表面或近表面的裂纹及其他缺陷。图147压力管道磁粉检测技术（特点）铁磁性材压力管道磁粉检测技术（工艺要点）1、磁化方法。常用的磁化方法如图1所示，可分为线圈法、磁轭法、轴向通电法、触头法、中心导体法和旋转磁场磁化法。

图1线圈法、磁轭法、轴向通电法、触头法、中心导体法图2A型灵敏度试片旋转磁场磁化法

2、磁粉探伤的一般程序。探伤操作包括以下几个步骤：预处理、磁化和施加磁粉、观察、记录以及后处理（包括退磁）等。3、灵敏度试片用于检查磁粉探伤设备、磁粉、磁悬液的综合性能。灵敏度试片通常是由一侧刻有一定深度的直线和圆形细槽的薄铁片制成，如图2所示.使用时，将试片刻有人工槽的一侧与被检工件表面贴紧，

48压力管道磁粉检测技术（工艺要点）1、磁化方法。常用的磁压力管道磁粉检测技术⑴交流电磁场具有趋肤效应，对表面缺陷有较高的灵敏度。此外由于交流电方向不断的变化，使得交流电磁场方向也不断变化，这种方向变化可搅动磁粉，有助于磁粉迁移，从而提高灵敏度。通常压力管道表面及近表面缺陷的危害程度较内部缺陷要大。如果表面和近表面缺陷的检出率高，对于压力管道的安全则比较有利，所以对压力管道环焊缝进行磁粉检测时以采用交流电磁轭为好。而对薄壁压力管道（壁厚小于3.5mm）来说，由于超声检测无法进行检测,而采用直流电磁轭由于其磁场深入工件表面较深，有助于发现较深层的缺陷，可以弥补内部缺陷的检测真空，因此这种方法较交流电磁轭为好。由于在同样的磁通量情况下，磁场深度大，磁力线可穿过面积也大，所以单位磁感应强度就低，当工件壁厚比较大时有可能检测灵敏度不够。有资料表明，直流电磁轭在大于6mm的钢板上进行磁粉检测时，尽管电磁轭的提升力满足标准要求（＞177N），但用A型灵敏度试片测试，表面磁场强度往往达不到要求。因此直流电磁轭的厚度检测上限应该在6mm左右。⑵国内外表面检测目前对可见光照度的要求一般应至少达到1000lx。考虑到可见光照度对于磁粉和渗透检测的效果影响很大，因此明确规定非荧光磁粉或渗透检测时，缺陷磁痕的评定应在可见光下进行，工件被检面处可见光照度应≥1000lx，这时其检测灵敏度主要与磁粉的粒度有关；当现场检测条件无法满足时，可见光照度至少为500lx以上。对高强度钢以及对裂纹敏感的铁磁性材料，或是长期工作在腐蚀介质环境下，有可能发生应力腐蚀裂纹的场合的压力管道，如果现场可见光照度比较低，可采用荧光亮度来弥补可见光照度的不足，以提高检测灵敏度。荧光磁粉检测时，所用黑光灯在工件表面辐照度大于或等1000μW/cm2，其波长应在320～400nm范围内，磁痕显示的评定应在暗室或暗处进行，暗室或暗处可见光照度应不大于20lx。49压力管道磁粉检测技术⑴交流电磁场具有趋肤效应，对表压力管道渗透检测技术（特点）

渗透检测的原理是：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间，渗透液能够渗进表面开口的缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，在毛细管作用下显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，在紫外线光或白光下使缺陷处的渗透液痕迹被显示，从而探测出缺陷形貌及分布状态。渗透检测特点可概括如下：a.渗透探伤可以用于除了疏松多孔性材