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壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

點(diǎn)擊次數(shù):  更新時(shí)間:2021-04-14 15:43:45

廣義上講,凡盛裝有壓力介質(zhì)的容器即為壓力容器,也就是說(shuō),凡承受流體介質(zhì)壓力的密閉設(shè)備均可稱為壓力容器。壓力容器是一種可能引起爆炸或中毒等危害性較大事故的特種設(shè)備,一旦發(fā)生爆炸或泄漏,往往并發(fā)火災(zāi)、中毒、污染環(huán)境等災(zāi)難性事故,所以壓力容器比一般機(jī)械設(shè)備有更高的安全要求。檢驗(yàn)是壓力容器安全管理的重要環(huán)節(jié)。壓力容器檢驗(yàn)的目的就是防止壓力容器發(fā)生失效事故,特別是預(yù)防危害最嚴(yán)重的破裂事故發(fā)生。因此,壓力容器檢驗(yàn)的實(shí)質(zhì)就是失效的預(yù)測(cè)和預(yù)防?,F(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)的定義是:在不損壞試件的前提下,以物理或化學(xué)方法為手段,借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材,對(duì)試件的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu),性質(zhì),狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。

一、各種無(wú)損檢測(cè)方法的特點(diǎn)和選用原則

無(wú)損檢測(cè)在承壓設(shè)備上應(yīng)用時(shí),主要有以下四個(gè)特點(diǎn):

(一)無(wú)損檢測(cè)應(yīng)與破壞性檢測(cè)相結(jié)合。無(wú)損檢測(cè)的最大特點(diǎn)是在不損傷材料、工件和結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行檢測(cè),具有一般檢測(cè)所無(wú)可比擬的優(yōu)越性。但是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)自身還有局限性,不能代替破壞性檢測(cè)。例如液化石油氣鋼瓶除了無(wú)損檢測(cè)外還要進(jìn)行爆破試驗(yàn)。

(二)正確選用實(shí)施無(wú)損檢測(cè)的時(shí)間。在進(jìn)行承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)時(shí),應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的,結(jié)合設(shè)備工況、材質(zhì)和制造工藝的特點(diǎn),正確選用無(wú)損檢測(cè)實(shí)施時(shí)間。例如,鍛件的超聲波探傷,一般安排在鍛造完成且進(jìn)行過(guò)粗加工后,鉆孔、銑槽、精磨等最終機(jī)加工前。

(三)正確選用最適當(dāng)?shù)臒o(wú)損檢測(cè)方法。對(duì)于承壓設(shè)備進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí),由于各種檢測(cè)方法都具有一定的特點(diǎn),不能適用于所有工件和所有缺陷,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,靈活地選擇最合適的無(wú)損檢測(cè)方法。例如,鋼板的分層缺陷因其延展方向與板平行,就不適合射線檢測(cè)而應(yīng)選擇超聲波檢測(cè)。

(四)綜合應(yīng)用各種無(wú)損檢測(cè)方法。在無(wú)損檢測(cè)中,任何一種無(wú)損檢測(cè)方法都不是萬(wàn)能的。因此,在無(wú)損檢測(cè)中,應(yīng)盡可能多采用幾種檢測(cè)方法,互相取長(zhǎng)補(bǔ)短,取得更多的缺陷信息,從而對(duì)實(shí)際情況有更清晰的了解。例如,超聲波對(duì)裂紋缺陷探測(cè)靈敏度較高,但定性不準(zhǔn);而射線對(duì)缺陷的定性比較準(zhǔn)確,兩者配合使用,就能保證檢測(cè)結(jié)果可靠準(zhǔn)確。種無(wú)損檢測(cè)方法都具有一定的特點(diǎn)和局限性,《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》對(duì)無(wú)損檢測(cè)方法的應(yīng)用提出了一些原則性要求。應(yīng)在遵循承壓設(shè)備安全技術(shù)法規(guī)和相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)文件和圖樣規(guī)定的基礎(chǔ)上,根據(jù)承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、制造方法、介質(zhì)、使用條件和失效模式,選擇最合適的無(wú)損檢測(cè)方法。射線和超聲檢測(cè)適用于檢測(cè)承壓設(shè)備的內(nèi)部缺陷;磁粉檢測(cè)適用于檢測(cè)鐵磁性材料制承壓設(shè)備表面和近表面缺陷;滲透檢側(cè)適用于檢測(cè)非多孔性金屬材料和非金屬材料制承壓設(shè)備表面開(kāi)口缺陷;渦流檢測(cè)適用于檢測(cè)導(dǎo)電金屬材料制承壓設(shè)備表面和近表面缺陷。凡鐵磁性材料制作的承壓設(shè)備和零部件,應(yīng)采用磁粉檢測(cè)方法檢測(cè)表面或近表面缺陷,確因結(jié)構(gòu)形狀等原因不能采用磁粉檢測(cè)時(shí),方可采用滲透檢測(cè)。當(dāng)采用兩種或兩種以上的檢測(cè)方法對(duì)承壓設(shè)備的同一部位進(jìn)行檢測(cè)時(shí),應(yīng)符合各自的合格級(jí)別;如采用同種檢測(cè)方法的不同檢測(cè)工藝進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)檢測(cè)結(jié)果不一致時(shí),應(yīng)以危險(xiǎn)度大的評(píng)定級(jí)別為準(zhǔn)。重要承壓設(shè)備對(duì)接焊接接頭應(yīng)盡量采用 x 射線源進(jìn)行透照檢測(cè)。確因厚度、幾何尺寸或工作場(chǎng)地所限無(wú)法采用 x 射線源時(shí),也可采用 r 源進(jìn)行射線透照。此時(shí)應(yīng)盡可能采用高梯度噪聲比(TI 或 T2)膠片:但對(duì)于抗拉強(qiáng)度大于 540MPa 的高強(qiáng)度材料對(duì)接焊接接頭則必須采用高梯度噪聲比的膠片。

二、壓力容器制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)

壓力容器制造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)主要是控制容器焊接質(zhì)量。

(一)射線檢測(cè)

射線檢測(cè)方法適用于壓力容器殼體或接管對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè),一般 x射線探傷機(jī)適于檢測(cè)的鋼厚度小于等于 80mm,lr-192 檢測(cè)厚度范圍為 20~100mm,co—60 檢測(cè)厚度為 40~200mm。

(二)表面檢測(cè)

磁粉或滲透方法通常用于壓力容器制造時(shí)鋼板坡口、角焊縫和對(duì)接焊縫的表面檢測(cè),也用于大型鍛件等機(jī)加工后的表面檢測(cè)。

(三)超聲波檢測(cè)

超聲檢測(cè)法適用于厚度大于 6mm 的壓力容器殼體或大口徑接管與殼體的對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。

三、在用壓力容器的無(wú)損檢測(cè)

用壓力容器檢驗(yàn)的重點(diǎn)是壓力容器在運(yùn)行過(guò)程中受介質(zhì)、壓力和溫度等因素影響而產(chǎn)生的腐蝕、沖蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、疲勞開(kāi)裂及材料劣化等缺陷,因此除宏觀檢查外需采用多種無(wú)損檢測(cè)方法。

(一)表面檢測(cè)

表面檢測(cè)的部位為壓力容器的對(duì)接焊縫、角焊縫、焊疤部位和高強(qiáng)螺栓等。鐵磁性材料一般采用磁粉法檢測(cè),非鐵磁性材料采用滲透法檢測(cè)。

(二)超聲檢測(cè)

超聲檢測(cè)法主要用于檢測(cè)對(duì)接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內(nèi)表面裂紋。超聲法也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測(cè)。由于超聲波探傷儀體積小、重量輕,便于攜帶和操作,而且與射線相比對(duì)人無(wú)傷害,因此在在用壓力容器檢驗(yàn)中得到廣泛使用。

(三)射線檢測(cè)

x 射線檢測(cè)方法主要在現(xiàn)場(chǎng)用于板厚較小的壓力容器對(duì)接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷的檢測(cè),對(duì)于人不能進(jìn)入的壓力容器以及不能采用超聲檢測(cè)的多層包扎壓力容器和球形壓力容器通常采用 lr-192 或 Se-75 等同位素進(jìn)行 Y 射線照相。另外,射線檢測(cè)也常用于在用壓力容器檢驗(yàn)中對(duì)超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷的復(fù)驗(yàn),以進(jìn)一步確定這些缺陷的性質(zhì),為缺陷返修提供依據(jù)。

(四)渦流檢測(cè)

對(duì)于在用壓力容器,渦流檢測(cè)主要用于換熱器換熱管的腐蝕狀態(tài)檢測(cè)和焊縫表面裂紋檢測(cè)。

(五)磁記憶檢測(cè)

磁記憶檢測(cè)方法用于發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的高應(yīng)力集中部位,這些部位容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和疲勞損傷,在高溫設(shè)備上還容易產(chǎn)生蠕變損傷。通常采用磁記憶檢測(cè)儀器對(duì)壓力容器焊縫進(jìn)行快速掃查,以發(fā)現(xiàn)焊縫上存在的應(yīng)力峰值部位,然后對(duì)這些部位進(jìn)行表面磁粉檢測(cè)、內(nèi)部超聲檢測(cè)、硬度測(cè)試或金相分析,以發(fā)現(xiàn)可能存在的表面裂紋、內(nèi)部裂紋或材料微觀損傷。

(六)紅外檢測(cè)

許多高溫壓力容器內(nèi)部有一層珍珠巖等保溫材料,以使壓力容器殼體的溫度低于材料的允許使用溫度,如果內(nèi)部保溫層出現(xiàn)裂紋或部分脫落,則會(huì)使壓力容器殼體超溫運(yùn)行而導(dǎo)致熱損傷。采用常規(guī)紅外熟成像技術(shù)可以很容易發(fā)現(xiàn)壓力容器殼體的局部超溫現(xiàn)象。壓力容器上的高應(yīng)力集中部位在經(jīng)大量疲勞載荷后,如出現(xiàn)早期疲勞損傷,會(huì)出現(xiàn)熱斑跡圖象。壓力容器殼體上疲勞熱斑跡的紅外熱成像檢測(cè)可以及早發(fā)現(xiàn)壓力容器殼體上存在的薄弱部位,為以后的重點(diǎn)檢測(cè)提供依據(jù)。