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在用球罐的无损检测技术

文档作者：陈玉宝叶伟文文档来源：广州市锅炉压力容器监检验所		点击数：	更新时间： 2021年08月18日
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第17卷第4共
中国锅炉压力容器安全
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无损检测
在用球罐的无损检测技术
陈玉宝伟文
 TH49 B
(广州市锅炉压力容器监检验所广州510080)
摘要球罐的定期检验中,无损检测是其最重要的部分本文介绍了利用声发射检测辅以磁粉检测
和超声波检测复验进行球检测的特点,说明了该方法的可行性。
 Abstract Nondestructive testing (NDT) is the most important part in the periodic inspection of a spherical
 vessel. The acoustic emission testing which is available way in spherical vessel's inspections is introduced.
关键词球罐破裂无损检测声发射
球形容器作为贮存介质的压力容器,开始于二裂,以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射。
十世纪三十年代末,它具有节省材料、结构简单、造用仪器检测分析声发射信号和利用声发射信号推
价低、投资小等优点。从二十世纪六十年代起,大量断声发射源的技术称为声发射技术声发射技术
应用在工业、国防和民用生活中,是石油工业中贮存是二十世纪六十年代开始的一种无损检测方法,八
和运输石油气体、液体及液化气体的主要压力容器,十年代以来随着电子技术和计算机技术的发展和
也广泛用于原料、中间产品及成品的贮存。但由于应用声发射检测设备逐步得到完善。目前声发射
球罐储存的多是易燃和有毒介质,所以它的安全运技术在压力容器检验中的应用在美国已较普及和成
行尤为重要。除了设计、安装质量和按规章操作外,功,并于1989年将金属和复合材料压力容器检验标
定期检验是确保球罐安全运行的有效手段。
准正式收入ASME规范。我国也颁布了机械部标
总结在用球罐检验技术,及时掌握最新检验检准JB/T7667-95《在役压力容器声发射检测评定方
测手段,才能使球罐检验工作再上新的台阶。我们法和国家标准GBT18182-2000(金属压力容器
经过三年多的实践证明,用声发射检测结合其他常声发射检测及结果评价方法》现在声发射检测已
规无损检测方法的复验来检测球罐是良好方法。经作为一种常规的无损检测方法应用在锅炉压力容
器和压力管道的检测中。
1声发射检测
声发射技术是根据结构内部发出的应力波判断
1.1声发射检测的特点
结构内部损伤程度的一种无损检测方法,它与传统
材料或结构受外力或内力作用产生变形或断的超声波射线等常规无损检测方法主要区别在于
焊接钢管的原材料控制、力学性能(包括高温力学性成分,尤其是含碳量,PS含量的控制以及冶炼过
能)、工艺性能(扩口、压扁及弯曲等)、安全性能(爆程中精练的使用等)直接影响焊钢管的质量及其焊
破实验以及焊接钢管表面质量来综合判断焊接钢接特性。
管的质量。
(4)焊接钢管的压扁试验、扩口试验等工艺实验
(2)随着锅炉焊管的试制和今后的推广使用,需和焊管的爆破试验能比较敏感地检测焊管的焊接质
要制定关于锅炉用焊接钢管的技术标准。该标准或量及其焊接参数的稳定性。焊接钢管母材及焊缝的
技术条件中应充分考虑焊管的焊接特性和在锅炉中金相检测可以从组织上判断焊接质量的优劣
使用的特点。
(收稿日期2000-08-31)
(3)焊接钢管所使用的原材料钢带的质量(化学
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声发射技术是一种动态无损检测方法,它能连续监根据球罐的不同容积来确定所需传感器的个
测结构内部损伤的全过程。由于声发射信号来自缺数,即声发射仪的通道数。传感器的位置可以任意
陷本身,因此,用声发射法可以判断缺陷的严重性摆放,在输球罐的体积和焊缝结构后,仪器通过软
同样大小、同样性质的缺陷,当它所处的位置和所受件计算,可以给出优化的传感器布置图。一般,传感
的应力状态不同时,对结构的损伤程度也不同,以器靠近焊摆放,为了容易计算缺陷的位置,通常把
它的声发射特征也有差别,明确了来自缺陷的声发传感器布置为三角形,见图2
射信号,就可以长期连续监视缺陷的扩展情况,这是
其他无损检测方法难于实现的。
采用多通道传感器接收信号并用现代数字信号
处理和计算机技术处理信息,从而达到在结构加载
时显示动态缺陷、确定缺陷位置和评定缺陷的严重
性。在球罐检测时,与传统的无损检测方法相比,它
有下述明显的特点:
(1)传统的无损检测方法主要是按缺陷尺寸的
图2传感器布置图
大小来衡量其危害程度,声发射检测则只显示和记
录扩展变化的缺陷,与缺陷的尺寸无关,而扩展的缺
(3)加载和测试
陷是最危险的。采用声发射方法评价缺陷,不但可在球罐的定期检验中,进行声发射检测时,需要
以避免对尺寸虽大、但不属于扩展的缺陷进行不必对球罐加载而一般球罐全面检验时,需要做水压
要的返修处理,而且能够提高结构运行的可靠性。试验所以我们就利用水压来作为载荷根据球罐
(2)采用声发射检测可以一次性地对结构进行的设计压力来决定水压试验的压力P水压试验可
整体检测而不仅是焊缝,检测时无须使传感器在被分为三阶段进行,水压试验的1/3.23和水压试验
测结构表面扫描
压力,见图3。在每个加载过程结束后,保压10分
(3)缺陷所处的位置和方向不会影响其检出率。钟,在加压和保压的过程中采集声发射信号。
(4)节省时间和费用,特别是对于带有保温层的
球罐的检测及球罐的在线检测有较大的优越性。
1.2声发射检测的实施
(1)检测仪器
我们检测使用的仪器为32通道智能声发射仪,
如图1所示。该仪器采用全波形采集技术,采样频
率高达20MHz,分辨率为12位,具有波形显示和数
图3加载程序
据存储功能,利用球面定位,并结合信号处理技术可
以较好地对缺陷进行定量和定位。
(4)缺陷的定量和定位
(2)传感器的布置
由于该仪器可以定时显示检测结果,所以在采
集信号的同时就可以得到缺陷的能量大小和位置。
而且测试完成后,还可以对存储的数据进行分析,以
进一步判定缺陷。图4为多功能信号处理系统,上
面一个图为声发射信号,下面的图为它的功率谱分
析
1.3声发射检测的不足
通过大量的试验证明,声发射检测一般不会漏
图32通道智能声发射检测仪
检活动性的裂纹缺陷。但由于声发射传感器极其灵
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在检测纵向焊缝时,必须从上往下检测,以免后面的
磁悬液冲刷掉原来的磁痕显示
2.2超声波检测
(1)检测的必要性由于声发射对缺陷的定量
是根据声发射信号的能量大小而确定的,并不是常
规检测的裂纹长度,为了对缺陷的返修,需要用超声
波确定缺陷的大小。另外声发射对缺陷的定位还不
能精确到足以给出缺陷具体的位置,它可以给出缺
图4多功能信号处理系统
陷在那个部位(大约为100mm×100mm),但不能具
体到mm级,所以还需要超声波复验来定位
敏,有可能把干扰信号接收下来,采集到计算机从而
(2)检测注意事项因为声发射发现的缺陷一
产生误报。虽可利用信号处理技术消除干扰,但是般是裂纹等活动性缺陷,所以超声波检测的目的就
有些情况下,可能还会出现缺陷的误报。也就是说,是确定裂纹的大小和位置。因此在检测时为了发现
有时声发射检测确定的缺陷可能不是真正的缺陷而裂纹需要从探头,扫查方式和扫查方向等几个方面
只是干扰,所以声发射检测完成后,需要利用其他的来考虑。对于母材处的缺陷,可以采用探头和斜
常规检测方法复验缺陷。
探头互相结合来检测,对于焊缝处的缺陷,可以用
不同K值的探头来检测。在扫查方向上,除了常用
2常规检测方法的复验
的锯齿型扫查外,还应采用斜平行和平行扫查。扫
2.1磁粉检测
查方式也要采用多种容易检测出裂纹的方式
(1)检测的必要性对于球罐的内表面缺陷比
如气孔、夹渣等在声发射检测时由于没有应变能不3结论
产生声发射信号而检验不出来。其次,有些裂纹比
采用声发射检测轴以磁粉检测和超声波检测进
如就应力腐蚀裂纹,只有在应力和腐蚀的共同作用行复验是检测球罐的有效方法。去年我们所利用这
下,才发生扩展,而单纯的加载也不一定扩展,从而种方法共检测了近二十台球罐,大部分是在有保温
使得声发射漏检。第三,可以用磁粉检测对声发射层和检测周期很短的情况下,圆满完成了检测任务
发现的内表面裂纹进行复验。所以,做完声发射检取得了良好的社会效益和经济效益
测后必须进行100%的内部磁粉检测。
(2)检测注意事项一般采用旋转磁场探伤仪,参考文献
用黑磁粉或者是荧光磁粉的水悬液或油悬液,但由1张康达,洪起超,压力容器手册,劳动人事出版社,1989
于荧光磁粉需要黑光灯观察,很多情况下,出于安全2吴粤压力容器安全技术,化学工业出版社,1980
的考虑,不允许用黑光灯,因为黑光灯的电源要求3袁振明等,声发射技术及其应用,机械工业出版社
220V在检测过程中,由于检测多使用拉动旋转磁1985
(收稿日期2001-04-26)
场探伤仪的方式磁化,所以磁化时必须保证磁悬液
是流动的,并且确保磁悬液在通电时间内施加完毕
58MW大强制循环流化床热水锅炉日前由无锡华光锅炉股份有限公司研制成功。有关专家认为
型炉成这种炉燃烧效率高、出力足操作简便燃料适应性广综合环保性能好,为我国发展大面积集中供热
新锅
暖提供了新一代高效节能环保产品
使用大型强制循环流化床热水锅炉,不但可以大大提高燃烧效率,而且还可以燃用常规锅炉无法燃
节研功用的劣质煤,高硫煤和炉等低热值燃料,并可同时进行炉内脱硫,使得锅炉排放达到国家环保要求据
能制
测算,这合锅炉的实测热效率为90.18%,比常规热水锅炉热效率高出近8个百分点按每年运行6个月
计算,每台锅炉每年可节省燃煤3220吨。(中国冶金报)

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