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发表于 2007-3-9 14:57:15
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来自： 中国山东临沂
3 在用压力容器的无损检测
+ Q+ d. x0 u: N, ~+ d" S9 |为了确保压力容器安全运行，各国对压力容器均采用运行期间的定期检验制度。压力容器在用
' e" L, L2 u, Z! ?检验分为不停止运行的外部检验和停止运行后的内外部检验；外部检验的周期一般为1～2a(年)，内
' @' h& S& f; o4 C$ s( y外部检验的周期一般为5～10a。我国政府有关规程规定，压力容器外部检验的周期为la，内外部检
$ }5 a. R+ d1 c验的周期最长为6a。在用压力容器检验的重点是压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素
* n% h- \* Q: _" C/ }! {影响而产生的腐蚀、冲蚀、应力腐蚀开裂、疲劳开裂及材料劣化等缺陷，因此除宏观检查外需采用
$ l- b5 {# q* g& G多种无损检测方法。除移动式外，压力容器的检测均在其安装使用现场进行，检测条件受到限制，
' I% b u' c+ z6 @2 i因此，采用的无损检测技术应适于现场应用，仪器均为便携式。
4 {% Q$ P8 \$ @2 C' k5 q3.1 表面检测6 H+ g2 w8 E4 _, E3 u2 h& E
表面检测方法在压力容器停产进行的内外部检验中得到普遍应用。表面检测的部位为压力容器
" @( C5 H q& u R& S9 i6 e/ r( P的对接焊缝、角焊缝、焊疤部位和高强螺栓等。铁磁性材料一般采用磁粉法检测，内部由于照明不3 ] c1 v5 W7 j! T1 R
好，采用荧光磁粉法检测，外部采用湿式黑磁粉法检测，铁磁性材料的角焊缝用磁粉检测无法进行
& f h. {* X: D+ E4 I时也采用渗透法检测。非铁磁性材料采用渗透法检测，内部采用荧光渗透法检测(被检表面的黑光强
6 V1 y& `- I# O' A* d7 {度至少应为1 000µW／cm2)，外部采用着色渗透法检测。
# x. E: C: f$ e8 Q3.2 超声检测3 X0 u0 Z$ J! ~: q1 M
超声检测法主要用于检测对接焊缝内部埋藏缺陷和压力容器焊缝内表面裂纹。压力容器外部有) w: v, ]% y0 g4 x3 V8 C( a1 [
保温覆盖层时，也可从压力容器内部检测焊缝外表面裂纹。超声法也用于压力容器锻件和高压螺栓8 P0 {" Z3 X+ M) V; F
可能出现裂纹的检测。由于超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，而且与射线相比对人
$ v. _5 |$ f7 ]) K& K( g8 |5 u无伤害，因此在在用压力容器检验中得到广泛使用。
, w$ n+ ^9 y. O超声检测法的另一特点是可测出焊缝内缺陷的自身高度，这对在用压力容器检验中的缺陷安全2 A2 E4 a6 }7 ~5 A: y+ ^
评定是必不可少的。缺陷自身高度超声检测法有缺陷端点衍射波法、端部最大回波法和6dB 法等。
/ T, o9 G9 q) Q# r7 u' jTOFD 法是近年来国外用于在用压力容器焊缝缺陷测高的新技术(欧、美、日均已标准化)，成效卓著。# ~; }- M+ h9 [3 s" d
3.3 射线检测
' o7 c$ l' ~$ [. U& [7 LX 射线检测方法主要在现场用于板厚较小的压力容器对接焊缝内部埋藏缺陷的检测，因为薄板
~8 I# |& H- s/ ^9 T采用超声检测有一定难度，而采用射线检测不需要太高的管电压。对于人不能进人的压力容器以及 C6 ?0 X0 u) R) Y% k1 D
不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器通常采用192lr 或75Se 等同位素进行γ 射线照6 H/ a/ w. D# A- Z8 l0 v/ N: z
相。9 V5 o9 s, W; M4 N% d0 a
另外，射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复验，以进一步确定这些
- E1 K6 H0 O# |" ]4 N0 o缺陷的性质，为缺陷返修提供依据。$ S5 d6 E/ L, B8 V( t
3.4 涡流检测
$ y' v, y. ]3 z9 j! j对于在用压力容器，涡流检测主要用于换热器换热管的腐蚀状态检测和焊缝表面裂纹检测。检
. G* r5 ]! T8 H8 X测采用内穿过式探头，非铁磁性换热管采用常规涡流检测技术，铁磁性换热管采用远场涡流检测技
, ]6 |! i' O; m8 O$ y+ K- j术，以检测换热管内外部腐蚀引起的穿孔、蚀坑以及壁厚均匀减薄等缺陷。4 Q% S: c! |" n0 ^) W3 \
最近，欧洲和我国分别开发了采用电流扰动磁敏探头的涡流检测技术来检测焊缝表面裂纹，用8 M; x1 q! y$ o* L, }- e6 T, V
该技术检测允许焊缝表面较为粗糙或带有一定厚度的防腐层，因此可在压力容器运行过程中进行焊: P; x1 U) o7 E4 u, b* K
缝外表面裂纹的快速检测；也可在压力容器停产时进行内外部检验，先采用该技术对焊缝进行快速
" T8 x9 h# s: i- E检测，然后对可疑部位进行磁粉或渗透复验，以确定表面裂纹的具体部位和大小。
- M. j) ?7 |) r" {3.5 声发射检测0 \0 ~& w, O: S1 ?$ x' ~: }
声发射技术用于检测压力容器可能存在的活动性缺陷，也可用于对已知缺陷进行活性评价[7,8]。
9 l: d+ z( E* S7 F8 c$ t& n; C声发射检测特点是必须在检测过程中对压力容器进行加载，常用的加载方法为压力容器停止运行后
1 A- U O4 B. Q: y+ c/ j进行的水压或气压试验，也可直接用工作介质进行加载。对活动性缺陷，在加载过程中用多个声发0 p6 K& t% l: C$ k! Y2 R
射传感器对压力容器壳体进行整体监测，以发现活性声发射源，然后通过活性声发射源进行表面和
7 M+ ]4 V& @5 c7 s* I内部缺陷检测，排除干扰源，发现压力容器上存在的缺陷。对已知缺陷进行的活性评价是在加载过
G: y( `1 A* B程中对已知缺陷进行声发射监测，如果在整个加载过程中缺陷部位无声发射定位源产生，则认为缺
0 h' z: Y9 ~7 [2 T. X' E0 X. k陷是非活性的；反之，如有大量声发射定位源信号产生，则认为已知缺陷是活性的。
$ y- ?3 E2 c* F3.6 磁记忆检测
4 J2 S) g, _2 {: P# u磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，这些部位容易产生应力腐蚀开裂和
5 t: z) P1 r: k6 L* h" s( P疲劳损伤，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。金属磁记忆检测技术是俄罗斯杜波夫教授于20 世纪
5 t$ n4 x9 {- i. W) M: c1 @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
6 C7 P& Z* o) q诊断方法［9］。金属磁记忆检测的原理是利用铁磁工件在受载工作过程中应力和变形区域内产生的磁( c1 M6 Q- ~$ R" o, v
状态不可逆变化［10］，在该区域内发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向的和不可逆的重新取向，这
2 F+ T" G" h/ N0 E3 v9 e种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留，还与最大作用应力有关。通常采用磁记忆检) T4 R8 t8 ^' b' l. o7 [
测仪器对压力容器焊缝进行快速扫查，以发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表
: Y4 [3 h6 x4 k( y4 g5 a面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料+ n% d. S7 W2 s* \ q
微观损伤。+ V# ?( d6 [2 {
3.7 漏磁检测; L$ W# ^0 a l
漏磁检测主要用于检测压力容器壳体可能出现的点腐蚀状态。有些压力容器人无法进入内部检, j2 _ N7 |9 D& X- F, I( G+ ]5 y
查，有些结构采用内窥镜也无法检验，采用超声波测厚很难发现点腐蚀的分布，采用超声直探头探5 H0 I. O3 r. w. O) w' W% @/ t
伤又需对表面进行打磨。漏磁检测技术可用于表面带油漆层情况下的扫描检测，而且从外部可测出* U' X% _2 {7 ?7 i' Z" ?
内部存在的腐蚀坑大小和深度。鉴于上述特点，漏磁检测适用于压力容器运行状态下的在线检测。
* z5 S. N, R7 S% Z) s3.8 红外检测4 \7 V3 N: h9 `& r0 k, P1 ^
红外检测常用于高温或低温压力容器内部保温层完好状态的检测与评价，而热弹性红外检测技
/ S' Q% L: |. A+ Z: ~1 x+ v术适用于压力容器高应力集中部位和疲劳损伤部位的检测。许多高温压力容器内部有一层珍珠岩等
5 I# P7 r8 [( q, }* y0 y S保温材料，以使压力容器壳体的温度低于材料的允许使用温度，如果内部保温层出现裂纹或部分脱
0 K4 B: }9 {# K/ w: N6 @落，则会使压力容器壳体超温运行而导致热损伤。采用常规红外热成像技术可以很容易发现压力容7 J9 M' x0 Q d
器壳体的局部超温现象。压力容器上的高应力集中部位在经大量疲劳载荷后，如出现早期疲劳损伤，& x2 Y- h( q% r+ F
会出现热斑迹图象。压力容器壳体上疲劳热斑迹的红外热成像检测可以及早发现压力容器壳体上存
$ d! W+ i; J1 I. I) `) V$ e, d3 X在的薄弱部位，为以后的重点检测提供依据。 |
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