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机械

探讨压力容器定期检验中无损检测方法

发布时间:2022-03-16   |  所属分类:机械:论文发表  |  浏览:  |  加入收藏
摘要:压力容器是承压类特种设备之一,随着社会经济的发展,我国压力容器拥有量日益增加,为了保证压力容器的安全使用,做好定期检验是一个行之有效的办法,检测又是检验过程中必不可少的关键环节,故应关注和探讨压力容器定期检验中无损检测方法,对压力容器进行静、动态安全检测,最大程度地提高压力容器检测检验的准确性和可靠性。
 
  关键词:压力容器;检验检测;安全;探讨;
 
  压力容器是承压类特种设备中的重要组成部分,主要用于工业生产中的反应、传热、传质、分离、贮存等工艺。针对其使用环境、结构、材料及盛装不同介质等特性,要采用不同方法对压力容器进行定期检验,以宏观检验、壁厚测定、表面缺陷检测为基本,必要时增加埋藏缺陷检测、材料分析、强度校核及耐压试验等项目,对危害较大的表面裂纹及埋藏缺陷的检测,必须使用无损检测的技术,方能最大程度地检出缺陷,提高压力容器的使用安全性。
 
  1 压力容器常见缺陷及成因
 
  (1)常见缺陷:焊缝的气泡、夹渣、未焊透、未熔合和整体的裂纹、腐蚀等。
 
  (2)究其原因,制造过程中主要有焊接工艺不完善,或未严格执行焊接工艺。
 
  使用过程中,主要有压力容器本身结构存在不足,未严格执行操作规程或受外部环境影响等使设备产生缺陷。
 
  2 无损检测技术在压力容器检测中的应用
 
  2.1 声发射检测
 
  声发射是通过接收和分析材料的声发射信号来评定材料性能或结构完整性的无损检测方法。声发射设备有单通道和多通道之分,单通道声发射仪主要用于实验室材料试验,多通道声发射仪多用于实际检测。
 
  (1)声发射技术在压力容器检测中的应用。要在考虑被检测对象、材料、信息类型的前提下,合理选择声发射检测仪器,并进行声发射检测仪器的校准,包括灵敏度的校准、定位精度的校准等,并要合理选择传感器,在进行传感器安装的过程中,要使其表面与被检测对象良好耦合。
 
  在检测过程中,要预先模拟试件的实际受力状态,包括升压速率、最高载荷、恒载时间等进行试验,并要识别不同噪声源,如电磁噪音、机械噪音等,避免其对声发射检测的干扰和影响,不利于对设备缺陷的准确判断。
 
  (2)声发射检测结果评价。依据《承压设备无损检测》(NB/T47013-2015),进行压力容器声发射结果的评价,首先确定声发射定位源的活性等级和强度等级,再确定声发射定位源的综合等级。例如,对某管壳式冷凝器作声发射检测,其容器类别为第I类,壳体材料为Q345R,采用32通道声发射仪进行定期检验,测试采用一次升压过程,在升至预定压力时,均未形成集中的声发射定位源,且表现出较低的水平能量,因而将其活性等级确定为中活性;定位源强度值皆小于60db,强度等级定为低强度;根据定位源的活性等级和强度等级,定位源综合等级为Ⅰ级。
 
  2.2 射线检测
 
  射线探伤是利用X射线或γ射线在穿透被检物体各部分时强度衰减的不同,通过底片记录下,检测被检物中缺陷的一种无损检测方法。射线探伤的主要设备有X射线机、胶片、增感屏、像质计、观片灯、评片尺、黑白密度计等,对每台设备都应制作曝光曲线,并且每年应至少核查一次。
 
  (1)射线检测技术在压力容器检测中的应用。射线检测一般应在压力容器停用、空置的状态下进行,应根据被检容器的材质、结构正确选择探伤设备。应测量底片的黑度值,黑度应满足标准要求。要结合底片中影像的位置、尺寸、投影方式、焊缝坡口型式,确定压力容器的表面及内部缺陷位置,并通过观片灯、放大镜等进行压力容器缺陷形态细节特征的分析,获悉压力容器缺陷产生的规律性,防范再次发生。
 
  (2)射线检测检测结果评定。依据《承压设备无损检测》对压力容器缺陷影像进行评定,如条形/圆形缺陷、未焊透、未熔合、裂纹等,根据缺陷的性质、尺寸、数量和密集性,对压力容器焊接接头的射线底片进行等级划分,进而对压力容器安全性进行评定。
 
  2.3 X射线数字成像
 
  射线数字成像无损检测技术是利用射线源发出的射线透照物体,透过物体衰减后的射线光子由平板探测器接收并转变为电信号,经计算机处理后以数字图像的形式显示。数字成像与胶片照相在射线透照原理上是一致的,均是由射线源发出射线透照被检工件,衰减、吸收和散射的射线光子由成像器件接收;不同点在于成像器件对于接收到信息的处理技术;数字成像是利用计算机软件控制成像器件,实现射线光子到数字信号再到数字图像的转换过程,最终在显示器上对图像进行观察。
 
  (1)主要设备。射线源、平板探测器、计算机及操作处理系统。
 
  (2)应用状况。X射线数字成像技术具有的优点:成像速度快,无须底片,免除了对底片冲洗的环节,节省底片和时间,图像质量高并可进行局部放大,易于观察,图像便于储存、传输,故使用前景广阔,今后必定在压力容器的检验检测中发挥重要作用。但同时也存在设备造价高、平板探测器易于摔跌损坏、熟练操作人员较少等缺点,影响了X射线数字成像技术的全面推广,这需要今后多方努力进行改进,特别是要尽量降低设备价格,使中小用户可以接受。
 
  2.4 衍射时差超声检测
 
  衍射时差法超声检测技术是利用探头发射的超声波与缺陷尖端反射的衍射波,对压力容器进行无损检测,体现出较高的准确性和可靠性,材质应是低碳钢或低合金钢。
 
  (1)衍射时差超声检测技术在压力容器检测中的应用。根据要检测的压力容器合理确定检测区域,确定检测方案,准备超声仪设备,并合理选择探头,要选择适宜的扫查方式,充分考虑入射点偏角、声束重合区,采用深度校准的方式确保检测精准度和可靠性。采用打磨的方式对被测工件的焊缝表面进行处理,对于焊缝表面的隆起、凹陷部位要进行均匀打磨,并作圆滑过渡。对于长度较大的焊缝,可以采用分段扫查的方式进行检测,检测的重叠宽度要在20mm以上,实现对检测区域的全覆盖。
 
  (2)缺陷评定。衍射时差超声检测结果是以图像形式显示的,所以在分析图像之前,首先应确定其有效性,分清相关显示和非相关显示,当不确定时,应重新进行检测,获取更多信息。检测人员应熟练运用检测设备,掌握典型的衍射时差超声检测图像,做到根据检测图像对压力容器缺陷给出正确判断。
 
  3 检测方法使用探讨
 
  (1)任何压力容器都存在缺陷,无损检测的目的是检出会影响被检测对象使用安全的表面或内部缺陷,并进行缺陷的定性定量分析,判断缺陷的危害性,合理应对。活性缺陷对压力容器而言危害是最大的,必须尽早发现并妥善处理。
 
  (2)压力容器定期检验通常是需将设备停止运行,导出介质,将容器内部进行清理,以保证检验人员安全地进入容器内部检验,存在停产时间长、人力物力费用高的问题。声发射检测技术可在压力容器特定的运行状态下进行,可确定压力容器内部或表面存在的活性缺陷的强度和大体位置,并且可在一次加压试验过程中,对压力容器整体进行检测,能够缩短检测停产时间。
 
  (3)声发射是一种动态检测方法,对于压力容器的线性缺陷较为敏感,能够探测压力容器结构在应力条件下的缺陷状态,并提供缺陷随载荷、时间、温度变化的实时信息;利用接收声发射信号,进行压力容器的动态安全检测、监测、完整性评价和失效预防。但难以对缺陷定量和定性,必须对声发射检测盲区及问题区域进行再检测,利用射线、衍射时差超声等检测方法,结合图像化、计算机化的新技术,提高检测结果的直观性和可靠性,对缺陷的大小和性质做出准确的判断,声发射检测难以检测出非活性缺陷,故对压力容器不宜两次连续使用。
 
  4 结语
 
  综上所述,压力容器使用存在风险,对其要进行定期检验和检测,可以将声发射技术、X射线检测技术、衍射时差法超声检测技术等同时应用于压力容器的检验中,进行压力容器缺陷的判定和分析,提高压力容器定期检验的效率和缺陷检出率。还要与最新的检测技术相结合,对不同的检测方法进行对比试验,最大程度地提高压力容器检验检测的准确性和可靠性。
 
  参考文献
 
  [1]陈荣华,缪斌。浅析压力容器检验中无损检测技术的应用[J]中国设备工程,2020,No .437(01):144-145.
 
  [2]蔡红磊。锅炉压力容器检验中无损检验技术应用分析[J]检验检疫学刊,2019,v.29(05):123-125.
 
  [3]周宣礼,陈雪,索选轩无损检测技术应用于锅炉压力容器检验的技术分析研究[J].中国机械2019, 000(006):32-33.

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