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[摘 要]压力容器是一种能够引起爆炸或中毒等巨大危害事故的特种设备,假如发生了爆炸或者泄漏,常常会并发火灾、中毒、环境污染等重大灾难性事故,因此压力容器具有比一般机械设备更高的安全性要求。检验作为压力容器安全管理中的关键环节,检验的目的就在于防止压力容器产生失效事故,尤其是要防止危害最为严重的破裂事故的发生。对压力容器进行检验的目的就是对失效进行预测与预防。运用无损检测技术,可以在不损坏试件的基础上,运用物理方法或化学方法,借助先进的技术与设备,对压力容器试件的内部和表面结构、性质、状态等进行检查与测试,因而在当前的压力容器检测中的应用变得越来越广泛。
[关键词]压力容器;无损检测;可靠性
中图分类号:TG115 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)47-0060-01
1、无损检测的原理和检测方式
无损检测是压力容器制造后必须进行的关键步骤,它关系到压力容器的使用安全,是制造结束后质量保障的手段。由于这两种检测的方法的检测原理完全不同,对不同缺陷的灵敏性各不相同,对不同种类缺陷的检出率也各有优劣,所以在需要检测不同方面的缺陷时,用射线或超声波就要有所选择。由于无损检测的重要性及无损检测方法的多样性,作为一名压力容器设计人员在选择无损检测方法前,应在充分了解各种无损检测方法的优缺点后做出合适的选择。
首先要符合使用的要求,压力容器破裂的安全性取决于应力、缺陷及材料性能。对于一条焊缝,如果知道其材料的性能和应力,就可计算出焊缝的临界缺陷尺寸。它是指不降低压力容器安全性的条件下所能允许的最缺陷尺寸。但从断裂力学的角度来看,临界缺陷尺寸主要取决于实际缺陷的高度,而其长度及其它参数则相对次要。但现在大多数的无损方法均不是测量缺陷的高度而是测量其长度。而对于焊缝中的主要危害―平面型缺陷,射线检测往往不能检测出来,而超声波检测虽然有可能探测出来,但超声波信号的高度和缺陷的实际高度却无明显或简单关系。
1.1超声检测
由于超声波在介质中传播能够产生衰减现象,遇到界面就会产生反射现象,这种反射性质能够清楚的表面所要检测物体的缺陷,这就是超声波检查技术的原理。超声波检测技术在压力容器检测中的应用范围主要是:对压力容器钢板、锻件、螺栓件等的超声检测。压力容器在制造生产过程中,超声波检查技术在有厚度的压力容器壳体和壳体之间焊缝的缺陷检测中具有明显的优势,大都使用的脉冲型超声波探测仪,能够很快的对压力容器壳体对接焊缝内的裂纹缺陷等进行检测,同时,也可以在可能出现裂纹的高压螺栓当中进行缺陷检测。此种检测法所使用的脉冲型超声波探测仪具有体积小、重量轻、易于携带和进行操作、对人体的伤害小的优点,因此在压力容器的检测中使用的非常普遍。但是,超声波檢查方法也存在着弊端,那就是对于压力容器的表面此种方法无法检测。
1.2声发射检测
它是说材料或者是构造,受到外在的力或者是内在的力等的影响,而出现形变现象或者是存在断裂,通过弹性波的模式来扩散应变能力的一种具体的现象。材料的很多要素都能够通过弹性波来体现出。该项检测措施是探测受力的时候,物质自身释放的应力波,来明确设备自身的构造受损现象的一项全新的检测措施。
众所周知,压力设备如果受到较高的气温或者是压力的话,就会因为材料的腐蚀等而出现缝隙。当缝隙出现并且扩散一直到变严重的时候,会释放出能量不一样的信号,结合其高低来明明确有没有缝隙出现,并且分析其严重性特征。
声发射和X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。其信号是在外在状态中出现的,它对于问题的改变非常的灵敏,能够察觉到非常细小的缝隙的变化特征,它的灵敏性很好。除此,由于很多的物质都有着声发射的特点,因此它不会受到物质的干扰,能够持续的长久的检测问题的特征等。
1.3磁粉检测技术
磁粉检测,又称磁粉检验或磁粉探伤,属于无损检测五大常规方法之一。磁粉检测是利用铁磁性材料被磁化后,由于不连续的存在,使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场(即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场)吸附施加在工件表面的磁粉,形成在合适光照下目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、形状、大小和严重程度。可检出铁磁性材料中裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物等缺陷,具有很高的检测灵敏度。
1.4金属磁记忆检测
金属磁记忆检测技术是俄罗斯杜波夫教授于20世纪90年代初提出,并于90年代后期发展起来的一种检测材料应力集中和疲劳损伤的新的无损检测与诊断方法,是一种非破坏检测方法,其基本原理是记录和分析产生在制件和设备应力集中区中的自有漏磁场的分布情况。
2、压力容器常用无损检测方法可靠性对比
(1)声发射检测适用于动态损伤的检测,不受检测材料的影响,主要应用于对裂纹的检测,对气孔气泡的检测能力较低。但对于人员无法进入的压力容器内部能够进行长期连续的有效检测。
(2)金属磁记忆技术主要用于检测压力容器的应力情况,对于应力集中以及高应力下造成的灾害进行有效的检测。在操作实践中,在对焊缝等部位的检测应用较为广泛,能够有效的检测出工件的变形情况。
(3)超声波检测的适用范围较为广泛,不仅能够对焊缝部位内部裂纹进行检测,还能够检测出内部埋藏灾害,也可以应用于锻件和高压螺栓中存在的裂纹裂缝进行检测。这种方法适用于对厚度较大的压力容器进行检测,对于压力容器内部的缺陷能够进行深入全面的检测。
(4)磁粉检测技术只能用于铁磁性材料;只能发现表面和近表面缺陷,可探测的深度一般在1 ~ 2mm;磁化场的方向应与缺陷的主平面相交,夹角应在45°~ 90°,有时还需从不同方向进行多次磁化;不能确定缺陷的埋深和自身高度;宽而浅的缺陷也难以检出;也不是所有铁磁性材料都能采用,铁素体钢当磁场强度H ≤ 2500A/m 时,相对磁导率应是μr>300,不锈钢的铁素体含量应大于>70%;检测后常需退磁和清洗;试件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物质。
3、无损检测技术在压力容器安全中的应用展望
无损检测技术的可靠性在压力容器的安全评定中地位日益重要。因为现在压力容器的数量不仅在增加,而且越来越多的在役设备的安全运行也需要无损检测技术的支持。对此,本文尝试指出其发展趋势:
①无损检测技术可靠性将日益提高,检测、定量、断裂力学评定、专家知识应用等一体化安全评定系统将会日益得到发展。
②无损检测技术在压力容器安全中应用领域将更加广泛。不仅应用于缺陷检测,还将用于蠕变损伤、启裂监控。
③随着无损检测技术的发展,对材料的微观评价和无损评价成为可能,在这些新领域的应用将带来极大的社会效益和经济效益。
④便于外场使用的数字化智能无损检测产品将会发挥越来越广阔的作用。计算机硬、软件及人工智能算法和图象处理技术为其提供了条件。
⑤智能无损检测技术的发展将使基于知识面向工程的含缺陷压力容器安全评定方法的建立成为可能,开展结构可靠性在线智能评价技术领域的研究便是十分重要的方向。
4、结语
总之,在众多无损检测技术中,无论哪一种检测方法都不可能完全的万无一失。所以在实际工作中,对设备实施无损检测时要采用多种方法联合检测,做到取长补短,进而检测出更多的设备损伤,充分掌握设备的实际情况,避免设备损伤带来的损失。
参考文献:
[1]田瑶君. 压力容器无损检测技术的探讨[J]. 2012,(02).
[关键词]压力容器;无损检测;可靠性
中图分类号:TG115 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)47-0060-01
1、无损检测的原理和检测方式
无损检测是压力容器制造后必须进行的关键步骤,它关系到压力容器的使用安全,是制造结束后质量保障的手段。由于这两种检测的方法的检测原理完全不同,对不同缺陷的灵敏性各不相同,对不同种类缺陷的检出率也各有优劣,所以在需要检测不同方面的缺陷时,用射线或超声波就要有所选择。由于无损检测的重要性及无损检测方法的多样性,作为一名压力容器设计人员在选择无损检测方法前,应在充分了解各种无损检测方法的优缺点后做出合适的选择。
首先要符合使用的要求,压力容器破裂的安全性取决于应力、缺陷及材料性能。对于一条焊缝,如果知道其材料的性能和应力,就可计算出焊缝的临界缺陷尺寸。它是指不降低压力容器安全性的条件下所能允许的最缺陷尺寸。但从断裂力学的角度来看,临界缺陷尺寸主要取决于实际缺陷的高度,而其长度及其它参数则相对次要。但现在大多数的无损方法均不是测量缺陷的高度而是测量其长度。而对于焊缝中的主要危害―平面型缺陷,射线检测往往不能检测出来,而超声波检测虽然有可能探测出来,但超声波信号的高度和缺陷的实际高度却无明显或简单关系。
1.1超声检测
由于超声波在介质中传播能够产生衰减现象,遇到界面就会产生反射现象,这种反射性质能够清楚的表面所要检测物体的缺陷,这就是超声波检查技术的原理。超声波检测技术在压力容器检测中的应用范围主要是:对压力容器钢板、锻件、螺栓件等的超声检测。压力容器在制造生产过程中,超声波检查技术在有厚度的压力容器壳体和壳体之间焊缝的缺陷检测中具有明显的优势,大都使用的脉冲型超声波探测仪,能够很快的对压力容器壳体对接焊缝内的裂纹缺陷等进行检测,同时,也可以在可能出现裂纹的高压螺栓当中进行缺陷检测。此种检测法所使用的脉冲型超声波探测仪具有体积小、重量轻、易于携带和进行操作、对人体的伤害小的优点,因此在压力容器的检测中使用的非常普遍。但是,超声波檢查方法也存在着弊端,那就是对于压力容器的表面此种方法无法检测。
1.2声发射检测
它是说材料或者是构造,受到外在的力或者是内在的力等的影响,而出现形变现象或者是存在断裂,通过弹性波的模式来扩散应变能力的一种具体的现象。材料的很多要素都能够通过弹性波来体现出。该项检测措施是探测受力的时候,物质自身释放的应力波,来明确设备自身的构造受损现象的一项全新的检测措施。
众所周知,压力设备如果受到较高的气温或者是压力的话,就会因为材料的腐蚀等而出现缝隙。当缝隙出现并且扩散一直到变严重的时候,会释放出能量不一样的信号,结合其高低来明明确有没有缝隙出现,并且分析其严重性特征。
声发射和X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。其信号是在外在状态中出现的,它对于问题的改变非常的灵敏,能够察觉到非常细小的缝隙的变化特征,它的灵敏性很好。除此,由于很多的物质都有着声发射的特点,因此它不会受到物质的干扰,能够持续的长久的检测问题的特征等。
1.3磁粉检测技术
磁粉检测,又称磁粉检验或磁粉探伤,属于无损检测五大常规方法之一。磁粉检测是利用铁磁性材料被磁化后,由于不连续的存在,使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场(即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场)吸附施加在工件表面的磁粉,形成在合适光照下目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、形状、大小和严重程度。可检出铁磁性材料中裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物等缺陷,具有很高的检测灵敏度。
1.4金属磁记忆检测
金属磁记忆检测技术是俄罗斯杜波夫教授于20世纪90年代初提出,并于90年代后期发展起来的一种检测材料应力集中和疲劳损伤的新的无损检测与诊断方法,是一种非破坏检测方法,其基本原理是记录和分析产生在制件和设备应力集中区中的自有漏磁场的分布情况。
2、压力容器常用无损检测方法可靠性对比
(1)声发射检测适用于动态损伤的检测,不受检测材料的影响,主要应用于对裂纹的检测,对气孔气泡的检测能力较低。但对于人员无法进入的压力容器内部能够进行长期连续的有效检测。
(2)金属磁记忆技术主要用于检测压力容器的应力情况,对于应力集中以及高应力下造成的灾害进行有效的检测。在操作实践中,在对焊缝等部位的检测应用较为广泛,能够有效的检测出工件的变形情况。
(3)超声波检测的适用范围较为广泛,不仅能够对焊缝部位内部裂纹进行检测,还能够检测出内部埋藏灾害,也可以应用于锻件和高压螺栓中存在的裂纹裂缝进行检测。这种方法适用于对厚度较大的压力容器进行检测,对于压力容器内部的缺陷能够进行深入全面的检测。
(4)磁粉检测技术只能用于铁磁性材料;只能发现表面和近表面缺陷,可探测的深度一般在1 ~ 2mm;磁化场的方向应与缺陷的主平面相交,夹角应在45°~ 90°,有时还需从不同方向进行多次磁化;不能确定缺陷的埋深和自身高度;宽而浅的缺陷也难以检出;也不是所有铁磁性材料都能采用,铁素体钢当磁场强度H ≤ 2500A/m 时,相对磁导率应是μr>300,不锈钢的铁素体含量应大于>70%;检测后常需退磁和清洗;试件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物质。
3、无损检测技术在压力容器安全中的应用展望
无损检测技术的可靠性在压力容器的安全评定中地位日益重要。因为现在压力容器的数量不仅在增加,而且越来越多的在役设备的安全运行也需要无损检测技术的支持。对此,本文尝试指出其发展趋势:
①无损检测技术可靠性将日益提高,检测、定量、断裂力学评定、专家知识应用等一体化安全评定系统将会日益得到发展。
②无损检测技术在压力容器安全中应用领域将更加广泛。不仅应用于缺陷检测,还将用于蠕变损伤、启裂监控。
③随着无损检测技术的发展,对材料的微观评价和无损评价成为可能,在这些新领域的应用将带来极大的社会效益和经济效益。
④便于外场使用的数字化智能无损检测产品将会发挥越来越广阔的作用。计算机硬、软件及人工智能算法和图象处理技术为其提供了条件。
⑤智能无损检测技术的发展将使基于知识面向工程的含缺陷压力容器安全评定方法的建立成为可能,开展结构可靠性在线智能评价技术领域的研究便是十分重要的方向。
4、结语
总之,在众多无损检测技术中,无论哪一种检测方法都不可能完全的万无一失。所以在实际工作中,对设备实施无损检测时要采用多种方法联合检测,做到取长补短,进而检测出更多的设备损伤,充分掌握设备的实际情况,避免设备损伤带来的损失。
参考文献:
[1]田瑶君. 压力容器无损检测技术的探讨[J]. 2012,(02).