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第四章压力管道无损检测2 4 2压力管道元件制造的无损检测 压力管道元件主要有锻件 铸件 压延件 管 板 型材 焊接件构成 在压力管道元件制造过程中无损检测是项重要的质量控制手段 下面分别讨论对各种工件无损检测的应用 4 2 1锻件的无损检测黑色及有色金属锻件中最常见的缺陷可能是铸锭的原始状态 铸锭或钢坯的随后热加工以及锻造时的冷 热加工引起的 检查这类缺陷所惯用的无损检验方法有 磁粉 液体渗透 超声波及射线照相等 1 锻件中常见缺陷及其产生原因 缩孔和缩管铸锭时 因冒口切除不当 铸模设计不良 以及铸造条件 温度 浇注速度 浇注方法 熔炼等 不良 且锻造不充分 没有被锻合而遗留下来的缺陷 疏松铸件在凝固过程中由于收缩以及补缩不足 中心部位出现细密微孔性组织分布 且锻造不充分 缺陷没有被锻合而遗留下来的缺陷 非金属夹杂物炼钢时 由于熔炼不良以及铸锭不良 混进硫化物和氧化物等非金属夹渣物或者耐火材料等所造成的缺陷 夹砂铸锭时熔渣 耐火材料或夹渣物以弥散态留在锻件中形成的缺陷 折叠锻压操作不当 锻钢件表面的局部未结合缺陷 龟裂锻钢件表面上出现的较浅的龟状表面缺陷叫龟裂 它是由于原材料成分不当 原材料表面情况不好 加热温度和加热时问不合适而产生的 锻造裂纹生产过程引起锻造裂纹有以下几类 缩孔残余引起的裂纹 皮下气泡引起的裂纹 柱状晶粗大引起的裂纹 轴芯晶问裂纹引起的锻造裂纹 非金属夹杂物引起的裂纹 锻造加热不当引起的裂纹 锻造变形不当引起的裂纹 以及终锻温度过低引起的裂纹 白点白点是一种微细的裂纹 它是由于钢中含氢量较高 在锻造过程中的残余应力 热加工后的相变应力和热应力等作用下而产生的 由于缺陷在断口上呈银白色的圆点或椭圆形斑点 故称其为白点 2 检验方法的选择 影响锻件无损检验方法选择的主要因素有 对锻件完善性的需求程度 金属成分 锻件的形状和尺寸以及检验的成本 有时还有另外的一些影响因素 如所用锻造方法的类型 就高质量的锻件而言 经常需要采用一种以上的检验方法 因为有些方法只能检查处于表面的缺陷 这样 为了检测各种内部缺陷就必须使用一种或几种其他的方法 锻件的表面缺陷可以采用液体渗透或磁粉 如果锻件是铁磁性的 检测查出的缺陷有以下几种 锻造折叠 发裂 表面裂纹 淬火裂纹 冷矫直裂纹 锻件的内部缺陷可用超声波法查出 白点 缩管 非金属偏析 裂纹等 3 锻件磁粉检验 磁粉检验对检查铁磁金属锻件中的表面缺陷和一些近表面即距表面约3毫米以内的缺陷是很有用处的 磁粉检验的优点 a在探测表面及某些近表面缺陷时几乎可立即获得结果b当受到锻件尺寸或形状的限制时 可以把设备搬到锻件处或将锻件运往检验工位 c锻件所需的预加工最少 应做的主要工作就是清除那些妨碍磁化或阻止磁粉流动的表面污物 d在解释磁粉痕迹方便 e对于形状简单的锻件 而数量又合算时 磁粉检验还可以自动化 f对某些锻件还可以采用电子检测 提高检验的可靠性 g许多锻件都有足够的顽磁性 可以采用多向磁化法 因此 次准备就可以检查出所有方向的磁粉痕迹 h磁粉检验的费用一般都要比其它几种检验方法低 4 液体渗透检验液体渗透检验是一种多用途的无损检验方法 而且广泛用来检查所有类型的锻件 黑色的或有色的 中的表面缺陷 不过更常用于有色金属锻件 能用液体渗透法检验的锻件尺寸或形状都无限制 锻件液体渗透检验的优点 a不受金属成分或热处理状态的限制 b不受被检验锻件的尺寸或形状的限制 c液体渗透检验可以用很简单的设备来进行 d对检验人员的训练要求很低 e可以在任一制造阶段中进行检验 f根据锻件的尺寸和形状 可以把液体渗透检查用的材料拿到锻件处或将锻件送往检验工位 5 锻件超声波检验方法 超声波检验是用来检查锻件中大 小内部缺陷的 锻件 按其本性适合于超声波检验 但是复杂零件是难以用超声波检验 超声检验方法有 超声纵波检验只要有可能 所有锻件都要从相互垂直的两个方向进行扫查 盘 饼 形锻件 至少要从一个端面作轴向检验 并从圆周作径向检验 环 空心 形锻件 至少要从外表面进行径向检验并至少要从一个端面进行轴向检验 圆柱 实心或膛孔 形锻件从圆周进行径向检验和从端部进行的轴向检验横波超声检验有些环形件和空心锻件要从圆周上进行横波检验 横波检验应在两个圆周方向上 顺时针和反时针 沿锻件周边扫查 6 锻件射线照相 射线 或x射线 很少用求检查锻件 主要因为 a 射线照相法最能探测的体积缺陷在锻件中较少见 b 对于锻件中通常出现的各类缺陷 夹杂物 缩管 破裂或白点 用超声波检查更有效 更适用 也更经济 c 射线的穿透厚度有限 不适用于大厚度锻件 有时 当这些缺陷的出现平已被超声检验所确定时 射线照相法可能有助于对这些锻件中的已知内部缺陷作进一步的研究 在截面不太厚而用一般的射线照相设备即可穿透时 可以用射线照相法鉴定缺陷的尺寸 方位及其可能的类型 4 2 2铸件的无损检测黑色及有色金属铸件中的缺陷所惯用的无损检验方法有 磁粉 液体渗透 超声波及射线照相等 1 铸件中常见缺陷及其产生原因1 气孔熔化的金属在凝固时 其中的气体来不及逸出而在金属表面或内部形成的圆孔 2 夹渣浇铸时由于铁水包中的熔渣没有与铁水分离 混进铸件而形成的缺陷 3 夹砂浇铸时由于沙型的沙子剥落 混进铸件而形成的缺陷 4 密集气孔铸件在凝固时由于金属的收缩而发生的气孔群 5 冷隔主要是由于浇铸温度太低 金属熔液在铸模中不能充分流动 两股融体相遇未熔合 在铸件表面或近表面形成的缺陷 6 缩孔和疏松铸件在凝固过程中由于收缩以及补缩不足所产生的缺陷缩孔 而沿铸件中心呈多孔性组织分布的叫中心疏松 7 裂纹由于材质和铸件形状不适当 凝固时因收缩应力而产生的裂纹 高温下产生的叫做热裂纹 低温下产生的叫冷裂纹 2 确定表面质量的方法铸件表面上的裂纹和其它缺陷都可以用许多种检验技术进行检测 包括目视检查 化学腐蚀 液体渗透检验 涡流检验和磁粉检验 也可以检测紧靠表面的缺陷 为了获得有用的结果 所有的检验方法都要求有清洁和比较光滑的表面 3 确定内部缺陷的方法检测铸件内部缺陷用的主要无损方法是射线照相 超声检测 在这些方法中 射线照相法是最高级的精细检查法 它能提供许多类型的内部缺陷的形状和严重程度的图象 超声检验用得不那么广 但是可以给出许多缺陷的定性指示 这种方法检查结构颇为简单的铸件时特别有用 其信号图形可能是最易于解释的 钢铁铸件的检验大多数的无损检验方法都可用来检验钢铁铸件 磁粉检验对铁台金具有极高的灵敏度 磁粉检验能提供良好的裂纹轮廓 可是 这种方法不适用于检测其它缺陷 在钢铁铸件上偶尔会出现无关的磁粉痕迹 特别是在使用强磁场的时候更是如此 例如熔入的钢芯撑 由予低碳钢和铸铁的磁响应不同 而可能被表现成一种缺陷 甚至是铸铁中的石墨 因为它是非磁性的 也可能引起此类痕迹 标准的x射线和放射性源技术可以用来拍摄钢铁铸件的射线照片 但是 铸件形状常有的复杂性及其截面厚度的变化可能要求复杂拍摄技术 超声法检验厚度和缺陷 对大多数钢铁铸件来说 是有实效的 但高碳灰口铁铸件除外 灰口铁具有高的阻尼能力 会吸收掉很大部分输入能 4 2 3钢棒的无损检测 1 钢棒和型材缺陷及其产生原因 内部缺陷钢棒内部缺陷有 钢锭中缩孔未压合 以及压合不当而产生的芯部裂纹 还有严重偏析 白点 非金属夹渣物等 这些缺陷都有一定的延伸性 当轧制比较大时 缺陷也会变为长形 这些缺陷由于延展作用 大多变为星状或扁平状 表面缺陷表面缺陷有材料性缺陷和轧制不当造成的缺陷两类 2 检验钢棒的方法钢棒的所有检验 普通的目视检验除外 几乎都是用 a 磁粉检验 b 液体渗透检验 c 超声检验及 d 电磁检验 磁粉检验棒材主要用来检验裂纹及其它的表面缺陷以及范围有限的近表面缺陷 一般 这种方法不能检查离开表面深度大于3毫米的缺陷 液体渗透检验在检验钢棒缺陷方面用得不广 这些原因如下 a 其用途只限于检查开口予棒材表面的那些缺陷 b 与其它的一些检验方法相比 对自动化的适应性受到限制 c 批量生产时检查棒材的时间周期太长 超声检验超声检验能成功地查出钢棒的内部缺陷 钢棒的超声检验经常只限于大直径钢棒 电磁检验法对钢棒的无损检验来说 电磁检验法比上述任何一种方法用得都要广泛 电磁法更容易采用自动化 还能在批量生产的基础上专门检查棒材内的缺陷 成分和组织上的各种变化 4 2 4成形管状产品的无损检测 1 焊接钢管 分类常用的焊接钢管根据其生产时采用的焊接工艺不同可以分为 连续炉焊 锻焊 钢管 电阻焊钢管和电弧焊钢管三种 检验方法的选择选择无损检验方法应考虑的基本因素有 缺陷性质 外部变量 检验速度 端头效应 工厂检查还是试验室检查 标准要求 设备价格和操作费用 在焊接管材中 缺陷多半出现在纵向焊接接头 常用的无损检测方法有射线检测 工业电视 超声波检测和涡流检测 由于管子的制造是批量连续生产的 所以无损检测所采用的方法是在生产线上连续进行的 2 无缝钢管无缝钢管是采用穿孔热轧等方法制造的不带焊缝的钢管 是石油化工生产装置等特种设备中应用最多的管子 无缝钢管缺陷及其产生原因a 纵裂纹由于加热不良 热处理和加工不当而形成的缺陷 b 横裂纹由于轧制过于剧烈 加热过度或者冷态加工过多而形成的缺陷 c 表面划伤和直道由于加工时的导管和拉模的形状不良而形成的缺陷 d 翘皮和折叠由于圆钢表面夹入杂质或有非金属夹渣物 轧制后形成的局部未结合缺陷 e 分层钢坯内部有非金属夹杂物或气孔 在轧制时变为扁平的层状缺陷 检验方法的选择主要是用涡流和超声法进行无损检验 涡流检验涡流检验中使用的环绕检测线圈和内旋式探头 当使用探测线圈时 缺陷便是一个百分率相当高的观测区 由于单独安装的探头垮在管面上 所以保证有良好的磁耦合 使用磁饱和可对靠近管子内表面或在管予内表面上的缺陷获得最大的灵敏度 尽管无缝管中通常出现的缺陷都能用涡流法检查出来 而外部缺陷比内部缺陷更容易检测 分层是最雄查出的缺陷 某些装置仅适合于检查表面缺陷 超声检验超声检验是无缝钢管最常用的一种检验方法 通常 管予都是一边旋转一边纵向通过换能器的 保证能沿着一条螺靛线进行检验 在一种典型的设备中有多个换能器检验旋转着通过设备的管子 直径较小的无缝管要浸在水中检验 直径较大的则用直接接触法进行检验 有色金属管黄铜 铜 铝 镍 锆以及各种各样的有色合金管都须检查裂纹 发裂 裂口和其他缺陷 涡流检验是用得最广的方法 其次是超声和液体渗透法 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所制作 4 2 5焊接件的无损检测焊接件中的缺陷检验方法应根据多种因素进行选择 这些因素包括 缺陷的性质 所焊接头的可牯近性 焊接材料的类型 受验接头的数量 检验疗法的检测能力 所需的焊接质量等级和经济效益 无论所选的方法如何 都必须建立标准以便获碍正确的检验结果 焊接件中的缺陷检验方法具体见4 3节内容 4 3压力管道安装的无损检测 压力管道安装的无损检测主要是指压力管道安装过程中焊接接头的无损检测 必要时对管子和管件在安装现场进行抽检 4 3 1管道焊接接头常见缺陷及产生原因 外观缺陷外观缺陷 表面缺陷 是指不借助于仪器 用肉眼可以发现的工件表面缺陷 常见的外观缺陷有咬边 焊瘤 凹陷及焊接变形等 有时还有表面气孔和表面裂纹 单面焊的根部未焊透也位于焊缝表面 a 咬边咬边是指沿着焊趾 在母材部分形成的凹陷或沟槽 它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口 b 焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出 冷却后形成未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤 c 凹坑凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分 d未焊满未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽 e 烧穿烧穿是指焊接过程中 熔深超过工件厚度 熔化金属自焊缝背面流出 形成穿孔性缺陷 f 其他表面缺陷除上述五种缺陷外 下列几种也是常见的外观缺陷 焊缝的外观几何尺寸不符合要求 错边 塌陷 表面气孔及弧坑缩孔 气孔气孔是指焊接时 熔池中的气体未在金属凝固前逸出 残存于焊缝之中所形成的空穴 其气体可能是熔池从外界吸收的 也可能是焊接冶金过程中反应生成的 夹渣夹渣是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象 金属夹渣指钨 铜等 非金属夹渣指未熔的焊条药皮或焊剂 硫化物 氧化物 氮化物残留于焊缝之中 夹渣的分布与形状有单个点状夹渣 条状夹渣 链状夹渣和密集夹渣 裂纹金属原子的结合遭到破坏 形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹 裂纹可分为 焊缝裂纹 热影响区裂纹 熔合区裂纹 焊趾裂纹 焊道下裂纹 弧坑裂纹等 未焊透未焊透指母材金属未熔化 焊缝金属没有进入接头根部的现象 未熔合未熔合是指焊缝金属与母材金属 或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷 按其所在部位 未熔合可分为坡口未熔合 层间未熔合根部未熔合三种 4 3 2压力管道焊接接头无损检测方法的选择 压力管道焊接接头的表面缺陷可以采用磁粉检验和液体渗透检测方法进行检验 内部缺陷采用射线检测和超声波检测方法进行检验 射线检测 压力管道焊接接头射线检测透照方式如下图 环形对接焊接接头透照次数确定方法对外径Do 100mm的对接环形焊接接头进行100 检测 所需的最少透照次数与透照方式和透照厚度比有关 一次透照长度以透照厚度比K控制 整条环形焊接接头所需的透照次数可参照JB T4730 2 2005 承压设备无损检测 第2部分 射线检测附录D的曲线图确定 小径管对接接头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 经合同各方同意 可不按100 检测的透照次数要求 允许采用椭圆成像或重叠成像方式透照一次 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 底片质量底片评定范围内黑度和灵敏度满足要求 底片上 标记影像应显示完整 位置正确 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 2 超声检测压力管道焊接接头超声波检测所采用是脉冲反射法超声检测 检测的基本步骤是 检测前的准备 仪器 探头 式块的选择 仪器调节与检测灵敏度确定 偶合补偿 扫查方式 缺陷的测定 记录和等级评定 仪器和探头系统复核等 钢管焊缝超声波检测常用的探头型式有横波斜探头 纵波斜探头 双晶探头 聚焦探头等 根据工件的形状和可能出现缺陷的部位 方向等条件来选择探头的型式 使声束轴线尽量与缺陷垂直 横波斜探头是通过波型转换来实现横波检测的 横波波长短 检测灵敏度高 主要用于检测与检测面垂直或成一定角度的缺陷 如焊缝中的未焊透 夹渣 裂纹 未熔合等缺陷 磁粉检验磁粉检验是检测铁磁材料中表面和近表面缺陷的一种无损检测方法 它由三个基本程序组成 a在受验材料中建立一个合适的磁场 b将磁粉撒在材料表面上 c 检查材料表面上积聚的磁粉 显示痕迹 评价材料的可用性 能力和限制磁粉检验特别适合于检查强铁磁性金属中的表面和近表面缺陷 磁粉检验对铁磁性管道焊接接头表面检验有高的灵墩度 容易在受验材料表面中的缺陷处产生看得见的痕迹 磁粉检验法通常所能查出的各类焊缝缺陷有表面裂纹 未焊透 未熔合以及表面的气孔 液体渗透检验液体渗透检验能查出铁磁性或非铁磁性合金制造的焊件中开口于表面的缺陷 甚至是一般肉眼看不见的缺陷也能查出 将液体渗透剂涂在零件表面上 停留一段时问以便渗入缺陷中 为了正确进行液体渗透检验 将零件表面彻底清理干净是极为重要的 以便敞口的缺陷能自由汲取渗透剂 10 50 的操作温度能给出最佳的结果 4 4在用压力管道的无损检测在用压力管道无损检测技术发展的主要目的就是提高检测能力和检测精度 拓宽检测范围 以消除无损检测的死角 提高管道无损检测的有效性及检测效率 4 4 1在用压力管道无损检测可靠性的综合评价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 在用压力管道无损检测可靠性技术的研究内容主要包括 各种检测方法的特点和检测方案的适用性 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 缺陷测定误差 缺陷漏检几率 产生第一判断错误和第二判断错误的几率 抽查部位的代表性以及对在用压力管道无损检测结果可信度的影响 工件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 4 4 2在用压力管道超声检测4 4 2 1在用压力管道超声缺陷定性定量技术目前国家质检总局特种设备安全监察局颁布的 在用工业管道定期检验规程 压力容器定期检验规则 也将 合于使用 和断裂力学作为其制定的基本原则 在用压力管道检验工作中缺陷的性质和自身高度尺寸已成为最重要的检验参数之一 缺陷类型区分和缺陷定性a缺陷类型主要分为点状缺陷 线性缺陷 体积状缺陷 平面状缺陷和多重缺陷等五类 缺陷类型识别是通过探头从两个方向扫查 即前后和左右扫查 观察其回波动态波形来进行的 b超声波缺陷定性历来是困惑无损检测人员的重要难题 在实际缺陷定性时 应进一步测定和参考缺陷平面 深度位置 缺陷高度 缺陷各向反射特性 缺陷取向 缺陷波形 动态波形 回波包络线和扫查方法等参数 同时结合工件结构 坡口形式 材料特性 焊接工艺和焊接方法进行综合判断 尽可能定出缺陷的实际性质 缺陷自身高度测定根据在用压力管道 合于使用 的要求 对危险缺陷定性及对三维方向尺寸定量技术的试验研究 尤其是缺陷自身高度测定结果 直接关系到缺陷断裂力学计算和缺陷安全评定结果的可信度 目前JB T4730标准主要采用三种方法进行缺陷自身高度测定 a端部最大回波法当缺陷的端部回波的幅度达到最大时 也即缺陷端部回波峰值开始降落前瞬时的幅度位置 该回波称为缺陷端点最大反射波 b端点衍射波法超声波在传播过程中 如波阵面通过缺陷 会绕缺陷边缘弯曲 并呈圆心展衍 这种现象称之为衍射 利用端点衍射法测定缺陷自身高度应该说是一种比较准确的测定方法 其关键在于识别端点回波及端点的衍射回波c6dB法利用6dB法测定缺陷指示长度和指示宽度 即缺陷的平面指示面积 应该说是一种比较成熟和通俗的测定方法 多年前国内已将其正式列入标准规范 至于利用6dB法测定缺陷自身高度也已经做了大量的试验研究和现场测定工作 尽管这种方法精度不够高 但使用方便 适用性比较强 4 4 2 2在用压力管道管座角焊缝的超声检测管座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 应力应变水平较高 同时焊接工况恶劣容易产生缺陷 无损检测难度比较大 制造时通常只进行表面无损检测 因此压力管道管座角焊缝是在用压力管道最薄弱的环节 压力管道管座角焊缝的超声检测由于检测区域受到很大限制 定性 定量相当困难 历来是无损检测的重要难题之一 JB T4730标准已对在用压力管道管座角焊缝的超声检测进行详尽的规定 因此如何对制造安装时没有进行内部缺陷检测的压力管道管座角焊缝进行超声检测 以保证在用压力管道管座角焊缝的安全是摆在我们面前的一项重要任务 4 4 3在用压力管道的磁粉检测 4 4 3 1直流和脉动电流磁粉检测压力管道的构造一般来说比较复杂 而且不规则 因此许多部位只能采用表面检测 因此国内外许多单位都在进行直流和脉动电流磁粉探伤机的试验研究 以检测比较深的焊缝近表面缺陷 尽可能地提高在用压力管道焊缝的质量 保证在用压力管道的安全 4 4 3 2高温管线的干磁粉检测通常使用的磁粉检测大都是湿磁粉检测 使用温度一般不超过50 高温在用压力管道的在线磁粉检测主要采用干磁粉检测 4 4 3 3直流电磁轭检测由于压力管道相对分散 许多区域用电困难或根本无法供电 应注意直流电磁轭虽然其磁场深入工件表面较深 有助于发现压力管道较深层的缺陷 但应考虑到在同样的磁通量情况下 磁场深度大 即磁力线可穿过面积也大 所以单位面积上的磁感应强度就低 从而降低了表面检测灵敏度 4 4 4在用非铁磁性管道的涡流检测目前国内有关工业行业 包括石化 制冷 军工等 存在大量外壁无法接近或无法检测的在用非铁磁性管道 对这类管子采用内穿过式探头与涡流探伤仪组合检测在用非铁磁性管 要求涡流探伤仪组合应具备检出裂纹 腐蚀坑和重皮等缺陷的能力 以及测量分辨管子壁厚均匀减薄的能力 4 4 5在用压力管道厚度测定4 4 5 1在用压力管道冲刷减薄部位的测厚冲刷减薄主要发生在流体直接冲刷的部位 局部高流速和湍流部位 在流速极低的部位和滞留部位 在堆积物下面产生高浓度的腐蚀介质也可能引发局部腐蚀减薄 通常流体中腐蚀物浓度高 冲刷腐蚀加快 流体流速高 冲刷腐蚀加快 温度高 冲刷腐蚀加快 流体中含有不纯物 如氧或不溶性固体夹杂物 冲刷腐蚀加快 在用压力管道检测时 应加强对可能产生明显局部冲刷减薄的部位 包括焊缝和母材 的测厚工作 4 4 5 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 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 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 通常应从基板侧进行测定 测定应以回波的前沿为准 4 4 5在用压力管道在线无损检测4 4 5 1高温测厚使用高温测厚仪进行测厚时应考虑高温时声速和管子壁厚变化对测定结果的影响 高温测定的数据需要经过数据转换模型计算或试块比较 才可以作为压力管道腐蚀速率 安全评估和剩余壁厚计算的依据 从而最大限度地消除温度对测厚的影响 提高测量的准确性 国内目前高温测厚的范围可以达到400 左右 4 4 5 2在线高温超声检测压力管道焊缝的超探一般使用横波 利用高温超声探头可以在运行状态下 对运行中的设备进行抽查 检测时由于温度比较高 声波幅度衰减显著变大和传播速度降低 导致探头声场发生变化 因此高温超声探头的调试 零点 折射角 距离波幅曲线和检测灵敏度 通常采用高温试块进行 这样可以规避高温环境因素的影响 4 4 5 3在线高温涡流检测进行在线高温涡流检测时可在涡流探头和高温管壁之间填放绝热材料 隔绝温度对涡流探头的干扰和影响 使用温度一般不超过300 4 4 5 4在线高温磁粉检测对于使用温度低于350 的在线压力管道表面的磁粉检测主要采用干磁粉检测 通常包括交流 直流和脉冲电流方法 4 4 6带保温层压力管道无损检测对于这种情况需要解决的主要问题是 不扒除保温层 检测带保温层压力管道局部减薄 泄漏和裂纹 检测的精度和主要影响因素 4 4 6 1射线实时成象技术 采用射线穿透带保温层的压力管道 利用图象增强器将工件的射线影象转化成可见光图象 通过控制系统输送到荧光屏上显示 主要用于检测带保温层压力管道焊接接头和母材的缺陷腐蚀以及壁厚减薄 4 4 6 2导波检测技术 近年来长距离导波检测技术取得长足发展 沿管壁传播的超声导波可以检测出管壁的腐蚀坑 腐蚀减薄 裂纹等缺陷 4 4 6 3红外热成象检测技术 红外热成象技术就是利用红外探测器接收压力管道泄漏时辐射到物体表面的热能 经处理在显示屏产生可见的热象图 主要用于检测压力管道的内衬 外保温层和压力管道的泄漏情况 4 4 7地下管线埋设情况检测地下管线埋设情况探测一般采用金属探管仪 探管仪由发射和接收两部分组成 主要应用磁感及传导技术原理 探测方法有以下三种 感应法将发射机平行置于目标管线的上方 或者直接放在目标管网的露出点上 用接收机进行追踪探测 这种探测方法快捷 简便 是最常用的一种方法 夹钳法将夹钳套在目标管网上 使发射机的信号直接施加在目标管网上 这项探测技术具有良好的信号选择性 在有相邻管网干扰时其效果尤为明显 直接解除法埋地燃气管网在实际探测过程中 应根据具体情况采用不同的探测方法 尤其是对于管线复杂的地段 更应采用多种方法反复探测 以保证定位准确 4 4 8埋地钢质管道 长输管道和埋地燃气管道 腐蚀的无损检测埋地钢质管道需要进行的无损检测包括 外覆盖层检测 阴极保护效果检测 腐蚀环境检测 管道本体腐蚀检测和泄漏检测监测等 4 4 8 1防腐涂层检测技术现有外覆盖层检测方法归纳起来有 Pearson法 交流电流衰减法 直流电位梯度法 DCVG 管中电流电压法 变频 选频法和密间隔电位法 CIPS 等6种方法 4 4 8 2阴极保护效果检测4 4 8 3腐蚀环境检测管道沿线周围环境变化的调查 土壤电阻率的测定 杂散电流的测定 4 8 4管道本体腐蚀检测主要有适用于管内爬行的漏磁通检测法和超声波检测法 局部开挖主要采用超声测厚和超声导波检测方法 4 4 8 5泄漏检测 4 5压力管道无损检测新技术4 5 1TOFD衍射时差法超声检测技术TOFD衍射时差法超声检测技术是利用缺陷端点的衍射波信号进行检测和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法 通常采用一发一收模式的双探头结构 TOFD衍射时差法超声检测技术最初是被开发用作缺陷自身高度的测定工具 TOFD衍射时差法超声检测技术与其他不同检测方法相比较是最可靠和最精确的方法 4 5 2超声相控振检测技术超声相控振检测技术是利用电子方式控制相控阵探头合成的声束来实现超声波发射 接收的检测方法 通常使用不同形状的多阵元换能器来产生和接收超声波波束 通过控制换能器阵列中各阵元发射 或接收 脉冲的时间延迟 改变声波到达 或来自 物体内某点时的相位关系 实现聚焦点和声束方向的变化 然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像 与传统超声检测相比 由于声束角度可控和可动态聚焦 超声相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲区位置缺陷和较高的检测频率等特点 可实现高速 全方位和多角度检测 对于一些规则的被检测对象 如管形焊缝 和管材等 超声相控阵技术可提高检测效率 简化设计 降低技术成本 4 5 3超声导波检测技术超声导波检测技术 UltrasonicGuidedwave 与传统检测方法相比具有突出的优点 对于导波技术的研究最早见于20世纪初对平板中兰姆波的研究 而对压力管道缺陷导波技术应用研究始于上世纪90年代 超声导波的频率范围为5 60kHz 4 5 4声发射检测技术声发射检测技术是一种与X射线 超声波等常规检测方法不同的 特殊无损检测方法 声发射技术是一种动态无损检测方法 它通过探测受力时材料内部发出的应力波判断承压设备内部损伤程度 声发射检测技术主要用于在用承压设备装个系统安全性评价 其主要特点如下 能够检测出活动性缺陷 即承压设备焊缝与母材的裂纹扩展以及断裂 从而为在用压力管道安全性评价提供依据 可进行远距离操作 监控承压设备的运行状态和缺陷扩展情况 根据接收到声发射检测信号的强弱 划分声发射源综合等级 但通常这些等级并不反映设备的好坏和缺陷的严重度 因此不能作为压力管道制造安装质量的控制手段和验收依据 也不能根据检测分级直接判定在用压力管道的安全状况等级和检验周期 声发射仪器设备价格比较高 检测试验过程中干扰因素较多 4 5 5远场涡流检测技术 RFEC 远场涡流技术是一种新颖的管道电磁检测技术 能以同样的检测灵敏度检测管壁内 外表面的凹坑 裂纹以及壁厚减薄 而不受趋肤深度的限制效应影响 若用检测线圈感应电压与激励电流相位差作为检测参数 则管壁厚度与相位差近似成线性关系 而且受提离效应的影响很小 与检测铁磁性管的不完全磁饱和涡流法和漏磁法相比 远场涡流检测技术可以提供最佳的缺陷尺寸 如石化装置中大量采用的空冷器 由于其管束直径一般只有25mm左右 且带有翅片 采用通常的无损检测方法检测难度很大 可以采用远场涡流检测技术对空冷器的带翅管进行检测 远场涡流检测技术能够了解管道的实际运行状况 计算腐蚀速率 评估管子的使用寿命 及时采取措施 保证管道的良好运行 尽管该技术还存在许多缺点 如缺陷的检出率差 对缺陷信号的判断需要定的实际经验 对缺陷类型判断不准 误差大 有杂波干扰等 4 5 6磁通管道检测系统该系统主要利用泄露磁通传感器对管壁施加比较强的磁场 利用局部金属损耗引起的磁场扰动所形成的漏磁场检测钢管的金属损耗 随着信号技术的发展 目前磁通管道检测系统的轴向检测距离可达150KM 运行距离达300KM 检测壁厚可达30mm 4 5 6超声管道检测系统主要利用超声技术将短脉冲之间的渡越时间转换为管道的壁厚 适用中等壁厚和厚壁管道的检测 目前可以用12只探头测量输送管道的椭园度和壁厚 检测距离达10KM 4 5 7漏磁检测方法漏磁检测方法的基本原理是 通过外加强大的磁场对铁磁性材料进行磁化到饱和 当被磁化的铁磁材料存在缺陷时 即在材料表面形成漏磁场 检测线圈或霍尔元件检测到漏磁场并将其转化为电流或电压的大小 依此反映缺陷的大小和位置 漏磁检测法具有速度快 灵敏度高 穿透能力强 不受油水影响 耐高温等特点 可以同时检测油气管的内外缺陷 国外2O世纪7O年代中期开始研制油管在线漏磁检测设备 随后推出多种在线油管漏磁检测设备 生产大型漏磁检测设备比较有名的厂家是美国的公司 其设备主要有漏磁纵向探伤系统及漏磁横向探伤系统 4 5 8红外热成象技术热像图是运用红外热像仪探测物体各部分由表面温度形成的辐射红外能量的分布图像 是一种直观地显示材料 结构物完整连续性及其结合上存在不连续缺陷的检测技术 它是非接触的无损检测技术 即连续对被测物作上下 左右非接触的连续扫描 红外成像检测技术的特点 红外线的探测器焦距在理论上为20mill 因而适用于非接触性 广域 视域面积大的无损检测 只要被测物的温度在绝对温度零 一273 以上 探测器就能响应 红外成像不仅能在白天进行拍摄 而且在黑夜中也可以正常进行探测 红外成像检测技术主要用于检测压力管道的内衬情况 外保温层情况和性能评价 1 红外热成像检测技术是高温压力管道内部腐蚀和冲蚀缺陷的可靠方法 该方法检测出的最小缺陷尺寸远小于管道安全运行所允许缺陷的尺寸 满足管道的检测要求 2 材料导热率是影响检测灵敏度的关键因素 导热率越低 检测灵敏度越高 缺陷显现时间越长 3 缺陷的几何尺寸是影响红外热成像检测灵敏度的关键因素 缺陷面积越大 可检出的壁厚减薄量的灵敏度越高 面积越小 灵敏度越低 4 材料的厚度也是影响灵敏度的关键因素 材料越厚 缺陷检测灵敏度越低 但缺陷的可观测时间越长 5 温度激励方式是影响检测灵敏度的关键因素 内部加热法的缺陷检测灵敏度高于外部冷却法 制冷气体冷却的灵敏度高于冰冷却的灵敏度 目前国内有相当一些新的无损检测技术和无损检测设备正在试验研究或试运行中 包括导波检测技术 泄漏声相关检测技术 康普顿散射成象技术 相共振检测技术 红外成像检测技术 高温超声检测技术 新的电磁检测技术 声发射检测技术 氢通量检测技术 能谱检验技术 光谱检验技术 研究缺陷信号特征的仿真技术等 这些新的无损检测技术对于在用承压设备检验来说可以提供一些新的状态和工艺参数 包括进行风险排序等 供检验人员参考以便更好地确定安全状况等级和检验周期 因此其应用应该不受任何限制 但这些检测技术往往没有成熟统一的检测方法 没有验收标准 对缺陷检出率和检测精度没有或很少做工作 因此当以这些检测技术的检测结果为主要参数或完全脱离常规无损检测单独判定特种设备的安全状况等级和检验周期时 检验人员应弄清楚检测结果和检测数据的具体含义和局限性 做到心里有数 以免在确定安全状况等级和检验周期时 造成不应有的误差和灾难性事故 谢谢大家