压力容器、压力管道检验().ppt
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1、1,压力容器、压力管道检验检测简明教程,天华化工机械及自动化研究设计院有限公司化学工业设备质量监督检验中心 高 级 检 验 师 杨 海 军 教授级高级工程师 电话:13909467865 邮箱:,2,第一部分 无损检测,概 述,目前,无损检测技术已经在机械制造、冶金、石油化工、兵器、船舶、航空与航天、核能、电力、建筑、交通等行业获得广泛应用,成为控制产品质量、保证设备安全运行的极为重要的技术手段。在工业领域,目前最常用的有射线检测(RT)、超声波检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)、超声波衍射时差法检测(TOFD)、涡流检测(ET)、声发射检测(AE)等。,4,焊接接头分类:,5,
2、1)圆筒部分的纵向接头(多层包扎容器层板层纵向接头除外)、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头,均属A类焊接接头。2)壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头,均属B类焊接接头。但已规定为A、C、D类焊接接头除外。,6,3)平盖、管板与圆筒非对接连接的接头,法兰与壳体、接管连接的接头,内封头与圆筒的搭接接头,以及多层包扎容器层板层纵向接头,均属C类焊接接头。4)接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头,均属D类焊接接头。但已规定为A、B类焊接接头除外。备注:压力管道上的焊接接头主要为环向接头,也有插入式
3、支管的角接接头。不分类。,7,第一章射线检测(RT),1.1 射线检测(RT)原理:射线在穿透物质过程中会与物质发生相互作用,因吸收和散射而使其强度减弱,强度减弱程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。如果被透照物体的局部存在缺陷,且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于物体的衰减系数。该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光,进行暗室处理后即可得到合适的底片。,1.2 射线检测(RT)特点:1)检测结果可直接记录在底片上;2)缺陷定性定量准确;3)体积型缺陷检出率很高,而面积型缺陷的检出率较低;4)适宜检测较薄工件,不适宜检测较厚工件;5)
4、对接焊接接头的检测较为方便,角接焊接接头检测效果差。6)难以确定缺陷在工件中厚度方向上的位置;7)检测速度慢,检测成本高;8)射线对人体有伤害。,1.3 射线检测的适用性和局限性 1)适用性:适用于对压力容器的A、B、(D)类焊接接头及压力管道的环向焊接接头进行检测;可发现裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。2)局限性:不适宜用于板材,棒材,锻件等的检测;厚度越大,灵敏度越低;对透照空间有一定的要求。,11,X射线探伤机,12,13,14,15,16,第二章超声检测(UT),2.1 超声波检测(UT)原理:频率超过20000Hz的声波叫超声波。用于检测的超声波,频率为0.425MHz,其中
5、用得最多的是15MHz。在日常检测工作中,A型脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。一般在金属材料中,缺陷的存在将造成材料的不连续,这种不连续往往又造成声阻抗的不一致,超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射、折射、衍射、波形转换等,接受相关信号并进行分析处理,即可对材料内部的不连续性进行判定。,2.2 超声波检测的一般步骤,1)选择超声检测面;2)检测面预处理;3)选择探伤系统(仪器、探头、试块、耦合剂等)进行探伤;4)检测结果评定。,超声波检测常用试块,*钢板用标准试块有CBI和CB。*锻件用标准试块有CSI,CS和CS。*焊接接头用标准试块有CSK-A,CSK-A,CSK-A,
6、CSK-A,GS1GS4和T形等。*管件用对比试块有:管纵向人工缺陷试块和管横向人工缺陷试块。,.,2.3 超声波检测的特点:1)超声波检测的优点:穿透力强、设备轻便、检测效率高、检测成本低,能即时知道检测结果(实时检测),能实现自动化检测,在缺陷检测中对危害性较大的裂纹类缺陷特别敏感。2)超声波检测的缺点:通常需要耦合介质使声能透入被检对象,需要有参考评定标准,特别是显示的检测结果不直观,因而对操作人员的技术水平有较高要求等。此外,对于小而薄或者形状较复杂,以及粗晶材料等工件检测还存在一定困难;A型脉冲反射式检测无直接见证记录。,2.4 超声波检测的适用性和局限性(1)适用性:目前,适用于对
7、铁磁性材料制压力容器的A、B、C、D类焊接接头及压力管道的焊接接头进行检测。可发现裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。(2)局限性:不能用于奥氏体等粗晶材料制压力容器及压力管道的焊接接头检测,也不能用于母材厚度小于8mm的焊接接头检测。,22,仪器、探头与试块,23,仪器、探头与试块,24,第三章磁粉检测(MT),3.1 基本原理:,铁磁性材料和工件被磁化后,由于不连续性的存在,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,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、形状和大小。如图11所示。,3.2 磁粉检测程序 1)预处理;2)磁化;3)施
8、加干磁粉或磁悬液;4)磁痕的观察与记录;5)缺陷评级;6)退磁;7)后处理。,3.3 磁粉检测的适用性和局限性 1)适用性:适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄(如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹)目视难以看出的不连续性。可对压力容器的A、B、C、D类焊接接头、在役的零部件及压力管道的焊接接头进行检测;还可对板材、管材、棒材、铸钢件及锻钢件等进行检测。可发现裂纹、夹渣、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。,2)局限性:不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈焊条焊接的焊接接头,也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20的分层
9、和折叠等也难以发现。,29,30,31,32,第四章渗透检测(PT),4.1 渗透检测的工作原理:零件表面施加含有着色染料或荧光染料的渗透液后,在毛细管作用下,经过一定时间的渗透,渗透液可以渗进表面开口缺陷中,去除零件表面多余的渗透液并干燥后,再在零件表面施加显象剂,同样在毛细管作用下,显象剂将缺陷中的渗透液吸附出来,即渗透液回渗到显象剂中,在一定的光源下(白光或黑光),缺陷处的渗透液痕迹被显示出来(红色或黄绿色荧光),从而检测出缺陷的形貌及分布状态。,4.2 操作步骤(见图1-1):,35,4.3 渗透检测的适用性和局限性:1)适用性:适宜检测金属、非金属零部件或材料的表面开口缺陷,可对压力
10、容器的A、B、C、D类焊接接头、在役的零部件及压力管道的焊接接头进行检测;还可对板材、管材、棒材、铸钢件及锻钢件等进行检测,且不受零部件化学成分、结构、材料磁性及缺陷形状和方向的限制。可检测裂纹、疏松、气孔、夹渣、冷隔、折叠等缺陷。2)局限性:不适用于检查表面多孔性材料或零件,例如粉末冶金零件及多孔陶瓷等。重复性差,污染较严重。,36,溶剂去除型着色渗透检测(C-d),37,第五章超声波衍射时差法(TOFD),5.1 TOFD检测原理:,衍射时差法(TOFD)是一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法。,接收探头,TOFD检测原理演示,40
11、,5.2 TOFD的优点:,1)对于焊缝中部缺陷检出率很高;2)容易检出方向性不好的缺陷;3)可以识别向表面延伸的缺陷;4)通过时间差检测缺陷的信号;5)和脉冲反射法相结合时效果更好。,41,5.3 TOFD的缺点:,(1)在外表面附近有约3mm的盲区;(2)内表面附近也可能存在盲区;(3)对“噪声”敏感;(4)夸大了一些良性的缺陷,如气孔,夹渣等。,5.4 TOFD的适用性和局限性1)适用性:适用于对铁磁性材料制压力容器的A、B、C、D类焊接接头及压力管道的焊接接头进行检测。可发现裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。2)局限性:目前还不能用于非铁磁性材料制压力容器及压力管道的焊接接头检测
12、,也不能用于母材厚度小于12mm的焊接接头检测。,43,44,第六章涡流检测(ET),6.1 涡流检测的原理 将一块导体置于交变磁场之中,在导体中就有感应电流产生,即涡流。由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状,尺寸和缺陷等)的变化,会导致涡流的变化,利用这种现象判定导体性质、状态的检测方法,就称为涡流检测。根据检测到的试件中的涡流信息,就可以判定试件的材质、缺陷形状及尺寸等。由于试件形状及检测部位不同,所以检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同。为了适应各种检测的需要,人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。,46,6.2 涡流检测程序,1)预处理;2)选择检测规范;3)调节仪器
13、;4)检测;5)对检测结果进行分析、处理。,6.3 涡流检测的特点 1)适用于各种导电材料的试件探伤;2)可以检出表面和近表面缺陷;3)探测结果以电信号输出,容易实现自动化检测;4)采用非接触式检测,检测速度快;5)对形状复杂的试件很难应用;6)不能直观显示缺陷形状和性质;7)检测干扰因素较多,容易引起杂乱信号;8)由于集肤效应,埋藏较深的缺陷无法检出;9)测厚结果不同于超声测厚。,48,第七章声发射检测(ET),7.1 声发射检测的基本原理,声源发射的弹性波传播到达材料的表面,引起可以用声发射传感器探测的表面位移,这些探测器将材料的机械振动转换为电信号,然后再被放大、处理和记录。根据观察到的
14、声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。,7.2 声发射技术的特点,优点:1)是一种动态检验方法;2)对线性缺陷较为敏感;3)在一次试验过程中能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态;4)可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息,因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报;,优点:,1)适于其它方法难于或不能接近环境下的检测,如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境;2)对于在役压力容器的定期检验,声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产;3)对于压力容器的耐压试验,声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作压力;4
15、)适于检测形状复杂的构件。,(1)对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验。因为声发射特性对材料甚为敏感,又易受到机电噪声的干扰;(2)声发射检测,一般需要适当的加载程序。多数情况下,可利用现成的加载条件,但有时还需要特作准备;(3)声发射检测目前只能给出声发射源的部位、活性和强度,不能给出声发射源内缺陷的性质和大小,仍需依赖于其它无损检测方法进行复验。,局限性:,7.3 声发射检测的应用,1)确定声发射源的部位;2)分析声发射源的性质;3)确定声发射发生的时间或载荷;4)评定声发射源的严重性。一般而言,对超标声发射源,要用其它无损检测方法进行局部复检,以精确确定缺陷的性质与大小。,
16、53,7.3 声发射检测的应用,1)确定声发射源的部位;2)分析声发射源的性质;3)确定声发射发生的时间或载荷;4)评定声发射源的严重性。一般而言,对超标声发射源,要用其它无损检测方法进行局部复检,以精确确定缺陷的性质与大小。,压力容器的声发射检测,56,第八章硬 度 测 定,硬度检测的对象,1)可焊性差,焊前需要预热、焊后需要热处理的低合金高强钢;2)高温下使用的设备及部件;3)临氢介质的压力容器及管道;4)其他需要测试的情况。,58,59,第二部分 压力容器,60,第一章 压力容器概述,61,压力容器的定义1.1 特种设备安全法 指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备,其范围规定为最高
17、工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体、容积大于或者等于30L且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm的固定式容器和移动式容器;盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60液体的气瓶;氧舱。,62,2 特种设备安全监察条例 指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体
18、的固定式容器和移动式容器;盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60液体的气瓶;氧舱等。,63,3 固定式压力容器安全技术监察规程 固定式压力容器是指安装在固定位置,或者仅在使用单位内部区域使用的压力容器,应同时具备下列条件:最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压,不含液体静压力,下同);设计压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL;盛装介质为气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。,64,2.压力容器术语 2.1 压力(均为表压力)工作压力Pw:在正常工作情况下,容器顶部可能达到
19、的最高压力。设计压力P:指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于工作压力。计算压力PC:指在相应设计温度下,用以确定元件厚度的压力,其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时,可忽略不计。试验压力PT:在压力试验时,容器顶部的压力。,65,最高允许工作压力Pw:指在设计温度下,容器顶部所允许承受的最大表压力。该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得,且取最小值。最高允许工作压力可作为确定保护容器安全泄放装置的动作压力(安全阀整定压力或爆破片设计爆破压力)的依据。安全阀的整定压力(开启压力)PZ:安全阀阀瓣开始离开阀座,介质呈连续排出状态时,
20、在安全阀进口测得的压力。爆破片的标定爆破压力Pb:爆破片铭牌上标明的爆破压力。,66,2.2 温度 金属温度:容器元件沿截面厚度的温度平均值。工作温度:容器在正常工作情况下介质温度。设计温度:容器在正常工作情况,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面的温度平均值)。设计温度与设计压力一起作为压力容器的设计载荷条件。试验温度:系指压力试验时容器壳体的金属温度。,67,3.压力容器的分类 3.1 按制造许可级别分类 固容规,第一组介质:极度危害、高度危害的化学介质,易爆介质,液化气体。,68,第二组介质,除第一组以外的介质 3.2 按生产工艺过程中作用原理分类分为反应、换热、分离、储存四类,其中反应
21、容器安全性要求最高,因其在进行物理、化学反应时,可能造成压力、温度的急剧变化.,69,4.压力容器的结构和范围 主要有圆筒形、球形和组合形。圆筒形容器是由圆柱形筒体和各种成型封头(半球形、椭圆形、碟形、锥形)所组成。球形容器由数块球瓣板拼焊成,承压能力很好,但由于安置内件不便和制造稍难,故一般用作贮罐。压力容器本体中的主要受压元件为筒体、封头(端盖)、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、设备法兰;球罐的球壳板;换热器的管板和换热管;M36以上的设备主螺柱及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰。,70,压力容器本体:(1)压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊接接头的焊接坡口、螺纹连
22、接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面;(2)压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件;(3)非受压元件与压力容器的连接焊缝。压力容器范围的界定:其范围包括压力容器本体和安全附件。,71,5.压力容器的法规标准体系 第一层次:特种设备安全法,现已颁布,自2014年1月1日施行。是我国特种设备的最高法规。第二层次:特种设备安全监察条例,2003年2月19日国务院第68次常务会通过,2003年6月1日起施行,2009年修订。安全监察的环节为生产(含设计、制造、安装、改造、维修)、使用、检验检测及监督检查。第三层次:质检总局长签署的特种设备法规 国家质检总局颁布
23、的总局令 总局局长签署的各类部门规章,72,第四层次:特种设备安全技术规范 由中国特种设备检测研究院组织编写,总局特种设备安全技术鉴定委员会审核通过,特种设备安全监察局局长批准,质检总局颁布:TSG R0002-2005超高压容器安全监察规程 TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程 TSG R7001-2013 压力容器定期检验规则,73,第五层次:被国家法规所引用的国家和行业标准、规范:GB 150 压力容器 GB 151 管壳式换热器 GB12337钢制球形储罐 JB4732 压力容器分析设计标准 JB4730 承压设备无损检测,6.压力容器失效:6.1 设计原因结构不
24、合理,工作压力太大;6.2 材质原因性能不合格,存在超标缺陷;6.3 制造原因工艺不合理,尺寸不合格,质量差,残余应力过大;6.4 使用原因违章操作,环境腐蚀;6.5 设备或材料老化“老化”“劣化”“退化”和超期服役,*腐蚀破坏常见的六种重要形式:1)湿硫化氢应力腐蚀开裂 2)在碱溶液中的应力腐蚀开裂(碱脆)3)在液氨中的应力腐蚀开裂 4)在CO-CO2-H2O环境中的应力腐蚀开裂 5)氯化物应力腐蚀开裂 6)连多硫酸应力腐蚀开裂,76,第二章 压力容器定期检验,77,1.性质 是根据特种设备安全法、特种设备安全监察条例的规定而实施的一种强制性的检验。2.检验依据 TSG R0004-2009
25、 固定式压力容器安全技术监察规程 TSG R7001-2013 压力容器定期检验规则 TSG R0002-2005 超高压容器安全监察规程 GB150-2011压力容器等设计、制造标准 及合同或协议的要求,78,3.定期检验范围 3.1 属于固容规适用范围的在用固定式压力容器 3.2 移动式压力容器 1)罐车(包括铁路罐车、汽车罐车和罐式集装箱)定检规附件A;2)长管拖车、管束式集中箱定检规附件D 3.3 医用氧舱定检规附件B 3.4 小型制冷装置中压力容器定检规附件C 3.5 搪玻璃压力容器、石墨及石墨衬里压力容器、玻璃及玻璃钢衬里压力容器、塑料及塑料衬里压力容器定检规附件E 3.6 超高压
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