《压力容器无损检测——低温压力容器的无损检测技术.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《压力容器无损检测——低温压力容器的无损检测技术.pdf(4页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、压力容器检测专题论坛NDT无损检测 2005年 第27卷 第11期 压力容器无损检测 低温压力容器的无损检测技术 沈功田,张万岭 1) ,王 勇 (中国特种设备检测研究中心,北京 100013) 摘 要:低温压力容器在液化气体储存和运输中得到广泛使用。综述了低温压力容器在制造 和使用过程中可能出现的缺陷和分别采用的各种无损检测方法。这些方法包括射线、 超声、 磁粉、 渗透、 脉冲涡流、 目视和泄漏检测等,并介绍低温压力容器无损检测方法的特点。 关键词:射线检测;超声检测;磁粉检测;渗透检测;涡流检测;目视检测;泄漏检测;压力容器 中图分类号:TG115. 28 文献标识码:A 文章编号:100
2、026656(2005)1120592204 Nondestructive Testing of Pressure Vessels : Nondestructive Testing Technique for Cryogenic Pressure Vessels SHEN Gong2tian, ZHANG Wan2ling 1) , WANGYong (China Special Equipment Inspection and Research Center , Beijing 100013 , China) Abstract : Cryogenic pressure vessels are
3、 extensively used in storage and transportation of liquefied gas. The defects possibly emerged in cryogenic pressure vessels and the nondestructive testing(NDT) methods applied during fabrication and using were reviewed , including radiographic testing(RT) , ultrasonic testing(UT) , magnetic particl
4、e testing(MT) , penetrant testing ( PT) , pulsed eddy current testing ( PET) , visual testing (VT) and leak testing (L T) . The characteristics of the NDT methods for cryogenic pressure vessels were also introduced. Keywords :Radiographic testing; Ultrasonic testing; Magnetic particle testing; Penet
5、rant testing; Eddy current testing; Visual testing; Leak testing; Pressure vessel 低温压力容器是压力容器的常见形式之一,主 要用于液氧、 液氮、 液氩、 液氢、 液化二氧化碳、 液化 天然气和其它液化气体的储存与运输。目前国内与 低温压力容器设计、 制造、 使用和检验有关的主要安 全技术规范和标准有原国家质量技术监督局1999 年颁布的 压力容器安全技术监察规程 、 原劳动部 1994年颁布的 液化气体汽车罐车安全监察规程 、 国家质量监督检验检疫总局颁布的TSG R7001 2004压力容器定期检验规则 、GB
6、 1501998钢 制压力容器 、GB 184422001低温绝热压力容 器 、GB/ T 184432001低温绝热压力容器试验方 法 、HG 205851998钢制低温压力容器技术规 定 和JB/ T 47302005承压设备无损检测 。 GB 150标准规定,设计温度 - 20 的压力容 收稿日期:2005210208 1) 河北大学 质量技术监督学院,河北保定 071051 器为低温容器。 压力容器安全技术监察规程 将移 动式低温压力容器按设计温度的不同又划分为低温 型和深冷型两种,设计温度为- 20- 70 的为低 温型,设计温度 25 mm。标准抗拉强度下限值b 540 MPa 的
7、钢材。进行气压试验的容器。图样注明盛 装毒性为极度危害或高度危害介质的容器。 对于进行100 %射线或超声检测的焊接接头, 是否采用超声或射线检测进行相互复检以及复检长 度,由设计者在图样上予以规定。 上述规定以外的焊接接头,允许作局部射线或 超声检测。具体检测方法按图样规定。检测长度不 得小于各条焊接接头长度的50 % ,且 250 mm ,以 下部位必须全部进行检测,即 焊缝的交叉部位。 先拼版后成形的凸形封头上所有拼接接头。 被补强圈、 支柱、 垫板和内件等覆盖的焊接接头。 以开孔中心为圆心,1. 5倍开孔直径为半径的圆 内所包含的焊接接头。公称直径 250 mm的接 管与长颈法兰、 接
8、管与接管对接的焊接接头。 检测按JB 4730标准进行,射线照相的质量要 求 AB级,对100 %检测的对接接头,检测结果 级为合格;对局部检测的对接接头, 级为合 格。对于超声检测,100 %检测的对接接头, 级为 合格;局部检测的对接接头, 级为合格。 射线检测设备包括X和射线探伤机,一般X 射线探伤机适用于厚度 8 mm全焊透 熔化焊对接焊缝内部缺陷的检测。采用A型脉冲 反射式超声波探伤仪,仪器的工作频率为1 5 MHz。 探头一般采用25 MHz斜探头,利用一次 反射法在焊缝的单面双侧对整个焊接接头进行检 测。当母材厚度 46 mm时,采用双面双侧直射波 检测。对于要求较高的焊缝,根据
9、实际需要也可将 焊缝余高磨平,直接在焊缝上进行检测。检测区域 的宽度应是焊缝本身加上两侧各相当于母材厚度的 30 % ,且 10 mm。 1. 3 磁粉与渗透检测 GB 150标准规定,凡进行100 %射线或超声检 测的低温容器,其T形接头、 对接焊缝和角焊缝均 需进行100 %磁粉或渗透检测,受压元件与非受压 元件的连接焊缝亦需进行100 %表面检测。 395 沈功田等:压力容器无损检测 低温压力容器的无损检测技术NDT无损检测 2005年 第27卷 第11期 磁粉或渗透检测前应打磨受检表面至露出金属 光泽,并应使焊缝与母材平滑过渡。检测按JB 4730 标准进行,检测结果I级合格。 1.
10、4 泄漏检测 深冷型压力容器由于采用真空夹层,制造完成 后还应按GB 18442和GB/ T 18443标准进行封结 真空度、 漏率、 漏放气速率和静态蒸发率四个性能指 标的测试。 1. 4. 1 封结真空度测量 封结真空度为低温绝热压力容器抽真空结束封 结后,在常温状态下夹层压力相对稳定时的夹层真 空度,单位为帕。 封结真空度的测量有直接测量法和间接测量法 两种。直接测量法是利用直接安装在低温绝热压力 容器上的真空计来直接测量夹层内的真空度;间接 测量法是通过安装在低温绝热压力容器上的容器真 空阀外接真空测量系统来测量真空度。采用真空粉 末绝热的压力容器,根据容器的大小,一般压力应 (210
11、) Pa ;采用高真空多层绝热的压力容器,压 力应 310 - 1 Pa。 1. 4. 2 漏率测量 漏率是指单位时间内漏入真空夹层的气体量。 低温绝热压力容器漏率采用氦质谱仪测量。采用真 空粉末绝热的压力容器,根据容器的大小,一般漏率 应 (610 - 72 10 - 5 ) Pa m3/ s;采用高真空多 层绝热的压力容器,根据容器的大小,一般漏率应 (210 - 76 10 - 6) Pa m3/ s。 1. 4. 3 漏放气速率测量 漏放气速率是指真空夹层内绝热材料和器壁表 面等在单位时间内放出的气体量。低温绝热压力容 器的漏放气速率是通过测量不同时间的真空度计算 得到的,测量真空度的
12、方法与1. 4. 1节一致。采用 真空粉末绝热的压力容器,根据容器的大小,一般漏 放气速率应 (210 - 56 10 - 4 ) Pa m3/ s;采用 高真空多层绝热的压力容器,根据容器的大小,一般 漏放气速率应 (210 - 66 10 - 5) Pa m3/ s。 1. 4. 4 静态蒸发率测量 静态蒸发率是指低温绝热压力容器在装载大于 一半有效容积的低温液体时,静置达热平衡后,24 h 内自然蒸发损失的低温液体质量和容器有效容积下 低温液体质量的百分比,并换算为标准环境下 (20 ,101 325 Pa)的蒸发率值。 低温绝热压力容器静态蒸发率的测量采用湿式 气体流量计或质量流量计,
13、测定单位时间内容器中 液体挥发后通过的气体流量或质量,最后计算出静 态蒸发率,它与容积大小和气体种类有关。如采用 真空粉末绝热的压力容器,根据容器的大小,液氮的 静态蒸发率应为每天0. 08 %1. 2 %;采用高真空 多层绝热的压力容器,根据容器的大小,液氮的静态 蒸发率应为每天0. 023 %0. 8 %。 2 在用过程中采用的无损检测技术 为确保压力容器的安全,需对投入运行的压力 容器进行定期检验。 压力容器安全技术监察规程 和TSG R70012004标准规定,压力容器在用检验 分为不停止运行的年度检查和停止运行后的内外部 全面检验。年度检查每年进行一次;固定式压力容 器内外部全面检验
14、的周期最长为 6 a( 年 ) ; 移动式压 力容器内外部全面检验的周期最长为5 a。低温压 力容器的结构形式不同,所采用的无损检测技术也 有所不同,下面分别进行介绍。 2. 1 低温型压力容器的检测 低温型压力容器通常采用单层壳体外带保温层 的结构,而且设有人孔。其年度检验主要以宏观检 查(目视检测)为主,必要时进行壁厚测定、 壁温检 查、 腐蚀介质含量测定和真空度测试等。由于外带 保温层,采用常规手段进行壁厚测定时局部打开保 温层将会破坏保温层的结构,因此很难实施;目前国 际上研究的脉冲涡流测厚技术已逐渐成熟,可对保 温层厚度 150 mm的钢板腐蚀状态进行检测1。 低温型压力容器进行全面
15、检验时,需打开人孔 从内外分别进行检验,具体内容包括宏观、 保温层、 壁厚、 表面缺陷、 埋藏缺陷、 材质、 紧固件、 强度、 安全 附件、 气密性以及其它必要的项目。低温型压力容 器内外部全面检验的重点是在运行过程中壳体、 法 兰和接管受介质、 载荷、 温度和环境等因素的影响而 产生的腐蚀、 应力腐蚀开裂及疲劳开裂等缺陷,因此 检验的方法以宏观检查、 壁厚测定和表面无损检测 为主,必要时可采用超声检测、 射线检测、 硬度测定、 金相检验、 化学分析或光谱分析、 涡流检测、 声发射 检测和气密性试验等。由于低温容器的检测需在其 安装使用现场进行,检测条件受限,因此,采用适于 现场应用的无损检测
16、方法和便携式仪器。 由于全面检验所采用的各种无损检测技术在文 献24中已详细介绍,此处不再赘述,下面重点介 绍目视检测和带保温层钢板的腐蚀状态检测技术。 495 沈功田等:压力容器无损检测 低温压力容器的无损检测技术NDT无损检测 2005年 第27卷 第11期 2. 1. 1 低温型压力容器的目视检测 目视检测主要内容有 压力容器的铭牌、 漆 色、 标志及喷涂的使用证号码是否符合有关规定。 压力容器的本体、 接口(阀门、 管路)部位和焊接 接头等是否有裂纹、 变形、 泄漏和损伤等。外表 面有无腐蚀,有无异常结霜和结露等。保温层有 无破损、 脱落、 潮湿和跑冷等。压力容器与相邻 管道或构件有无
17、异常振动、 响声或相互摩擦等。 支撑或支座有无损坏,基础有无下沉、 倾斜和开裂, 紧固螺栓是否齐全完好。排放(疏水、 排污)装置 是否完好。运行期间是否有超压、 超温和超量等 现象。 罐体有接地装置的,检查其是否符合 要求。 2. 1. 2 带保温层压力容器腐蚀状态的脉冲涡流检 测技术1 脉冲涡流检测技术的原理是利用激励线圈产生 快速变化的脉冲磁场,从而在被检测物件内诱发产 生涡流,通过探测涡流的特征和持续时间可测量被 检件的厚度。涡流信号的强度依提离距离(绝缘层 厚度)而不同,而其持续时间随着金属壁厚的不同而 变化。同时,检测信号受很多因素的影响,包括金属 材料性质(磁性和电性)和温度的变化
18、。该方法采用 被检件自校准,通过对比可给出其它部位厚度的当 量(百分比)数据,其检测的精度误差约为5 %。 目前该技术已在荷兰、 德国、 比利时、 法国、 美 国、 加拿大、 澳大利亚和中国等国家得到推广应用。 荷兰RTD公司于1997年成功开发了专门适用于 带保温层铁磁性材料(低合金钢)腐蚀状态检测的设 备(RTD - INCOTEST) ,它适于检测大面积的腐蚀 缺陷,但不能检测单个小的腐蚀坑。 利用该方法可不接触检测物体表面,检测带有 绝缘层、 石棉层、 防火层、 沥青涂层、 混凝土或其它涂 层的低合金钢管道或钢板的腐蚀状态,从而节省了 拆卸这些物体外覆盖层所要花费的高额费用。该技 术可
19、在压力容器不停车的情况下进行检验,且适于 较大范围的气候和温度条件。 该技术的主要优点是,不用打磨被检测容器的 表面;不必去除绝缘层或涂层;可检测用铝或钢做保 温层外壳(厚度 1 mm)的高低温压力容器;允许被 检测物表面粗糙或结壳;允许保温层不规则或不均 匀;允许保温层内有加强作用的金属网。 该技术的缺点是,只适合于低合金钢;不能检测 小的独立的凹坑;比超声波的精度低;部件的温度会 影响检测精度;只能检测壁厚为665 mm的压力 容器;不能检测管径50 mm的管道;会受到 150 mm检测范围内障碍物的影响;不能区分外表面 还是内表面缺陷等。 2. 2 深冷型压力容器的检测 由于深冷型压力容
20、器采用夹套式结构,且不设 人孔,因此在目前的技术条件下,在用检验无法对内 胆进行测厚和无损检测,只能采用目视检测和真空 度测定。目视检测的内容与2. 1. 1节的要求一致; 真空度的测试,如采用真空多层式,夹层真空度应 1. 33 Pa ,如采用真空粉末式,夹层真空度应 13. 3 Pa ,否则需重新抽真空。 3 结论 无损检测技术在低温压力容器的制造和使用过 程中,对保证其质量和安全运行扮演着极其重要的 角色。对原材料(钢板)以超声波检测为主;在制造 过程中,容器壳体的对接焊缝以射线或超声检测为 主,角焊缝以表面检测为主;对于在用过程的定期检 验,低温型压力容器以目视检测、 测厚、 表面检测
21、和 超声检测为主;深冷型压力容器只能进行目视检测 和真空度测试。因此,今后的发展方向是开发适用 于带夹套压力容器内胆的无损检测技术和方法。 参考文献: 1 Robers M , Scottini R. Pulsed eddy current in corro2 sion detection A . Proceedings of 8th ECNDT C. Barcelona :2002. 251. 2 陈 钢,沈功田.压力容器无损检测 球形储罐的无 损检测技术J .无损检测,2005 ,27(1) :27 - 32. 3 关卫和,沈功田.压力容器无损检测 塔式容器的无 损检测技术J .无损检测,2005 ,27(3) :142 - 145. 4 张万岭,沈功田.压力容器无损检测 换热器的无损 检测技术J .无损检测,2005 ,27(6) :308 - 312. 本刊征订启事 2006年 无损检测 征订现已开始,凡 到本刊发行部来订阅期刊的读者,可享受 优惠。 联系人:王敏;电话: 021265527634 , 0212655567752311 ;地址:上海市邯郸路99 号,上海材料研究所科技期刊发行部,邮 编:200437 595
链接地址:https://www.31doc.com/p-3700441.html