压力容器超声检测技术及应用

第 1 0 期 4 9 压力容器超声检测技术及应用 黄余 ，何建成 ( 广东省特种设备检测院茂名分院 ， 广东 茂名 5 2 5 0 0 0 ) 摘要阐述了压力容器无损检测技术中的超声检测技术。无损检测的最大特点是在不损伤材料、工件和结构的前提下进 行检测，具有一般检测所无可比拟的优越性。文章结合压力容器的超声检测特点，分析了 换热器壳体的超声检测有关内容 关键词压力容器；无损检测；超声检测；换热器检测 为 了确保压力容器的质 量，从压力容器使用 的原材料开始就要通过无损检测进行质量控制 。 压力容器使用的原材料包括金属板材 、管材 、棒 材 、锻件和铸件等 ，应根据这 些材料制造工艺和 几何形状采用不 同的无损检测技术 。本文主要探 讨了压力容器超声检测技术的相关问题 。 1 压 力容器超声检测技术 1 1 压力容器板材超声检测 板材主要用于制造压力容器 的壳体 ，一般厚 度为6 2 5 0 mm，大多数压力容器用 的钢板厚度为 8 4 0 mm。钢板制造厂多采用超声局部水浸法检 测 ，压力容器制造厂多采用接触法复验 。在用压 力容器一般不进行钢板超 声检测 ，当发现测厚异 常以及鼓包等特殊情况时再做该项工 。 ( 1 ) 厚度 2 0 ram钢板 的超声检测。此类钢板应 采用2 5 MHz ( 板厚2 0 mm的钢板时，C B I I 标准试 块应符合规定。 ( 4 ) 压力容器钢板横波检测 。原则上选用K1 斜 探头，圆晶片直径应在1 3 mm 2 5 mm之间，方晶片 面积应不小于2 0 0 mm 。如有特殊需要也可选用其 他尺寸和K值的探头 ，检测频率为2 MHz 一 5 MHz 。 ( 5 ) 复合板超声检测 。扫查方式如下 ：扫查 方式可采用 1 0 0 扫查或沿钢板宽度方 向，间隔为 5 0 mm的平行线扫查。根据合 同、技术协议书或 图样 的要求 ，也可采用其他扫查形式。在坡 口 预定线两侧各5 0 mm内应作 1 0 0 扫查。 ( 6 ) 承 压设备 用铝及 铝合金 和钛及 钛合金板 材 的超声检测 。可选板材的任一轧制表面进行检 测 。若检测人 员认 为需要或设计上有要求时 ，也 可选板两轧制表面分别进 行检测 。探头沿垂直于 板材压延方 向，间距不大于4 0 mm的平行线进行扫 查 。在板材剖 口预定线两侧各5 0 mm内应作 1 0 0 扫查。将探头置于待检板材完好部位 ，调节第一 次底波高度为荧光屏满刻度 的8 0 ，以此作为基准 灵敏度 。耦合方式可采用直接接触法或液浸法 。 穹 鲤一 图 1 C B I 标准试块 1 2 承压设备用无缝钢管超声检测 ( 1 ) 钢管 的检测主要针对纵向缺陷 。横 向缺陷 的检测可按J BT 4 7 3 0 2 0 0 5 附录D( 规范性 附录1 的 规定，由合 同双方协商解决。 ( 2 ) 钢管的检测可根据钢管规格选用液浸法或 接触法检侧。 ( 3 ) 检测 纵向缺陷时超声波束应 由钢管横截面 - 。 _ _ 。 _ 作者简介：黄余 ( 1 9 8 3 一)，广东信宜人，在广东省特种设备 检测院茂名分院从事特种设备检测与检验工作。 一 5 0 一 故障诊断 石油 与 化 工 设 备 2 0 1 0 年第1 3 卷 中心线一侧倾斜入射 ，在管壁 内沿周 向呈锯齿形 传播 。检测横 向缺 陷时超 声波束应沿轴 向倾斜入 射呈锯齿形传播4 】 。 探头相对钢 管螺旋进给 的螺距应保证超 声波 束对钢管进 行 1 0 0 扫查 时，有不小 于1 5 的复 合率。 自动检测应保证动态 时的检测灵敏度，且 内、外槽的最大反射波幅差不超过2 d B。每根钢管 应从管子两端沿相反方 向各检测一次。 1 - 3锻件超声检测 锻 件超 声检 测 适用 于 承压 设备 用碳 钢 和低 合金 钢 锻 件 ，不 适 用 于 内外 半 径 之 比小 于 8 0 的 环形和 筒形锻 件 的周 向横波 检测 。双 晶直 探头 的公称频 率应选用5 MHz ，探 头晶片面积不小于 1 5 0 mm ，单 晶直 探头 的公称频 率应选用2 MHz 一 5 MHz ，探头晶片一般为 中1 4 mm 2 5 mm。锻件缺 陷主要有 缩孔 残余 、疏 松 、夹杂 、 白点和裂 纹 等 。 J BT 4 7 3 0 2 0 0 5 标准采用 了双 晶直探头和 双 晶探头校 准试块 ，利用实测 的距离一波幅 曲线 来校正灵敏度 ，从而回避 了双晶直探头 的回波特 性和声场规律 的变化 ，使检测结果能基本如实地 反映工件 实际情况 ，同时 由于双 晶直探头盲区较 小 ，可以检测近表面缺陷 。因此 ，该标准对检测 厚度范围不 再加 以限制 ，以满足各类 中小锻件的 检测需要。 1 4高压螺栓的超声检测 在用高压螺栓或螺柱 ，由于清洗 困难，磁粉 检测效果不好 ，常采用 超声检测 。在用螺栓或螺 柱的超 声检测 ，除按规定外，还应对螺纹根部是 否有裂纹进行检测，其主要检测 内容如下【 ： ( 1 ) 在螺栓或螺柱端部采用纵波小K值斜探头 进行纵波斜入射检测。 ( 2) 在 螺 栓 或 螺 柱 无 螺 纹 部 位 应 采 用 K1 5 K2 5 ，频率为2 5 MHz 的横波斜探头进行轴 向检测。 ( 3 ) 纵波斜入射检测和横波轴向检测 的对 比试 样应采用与被检工件材料 、形式和规格相 同或相 近的螺栓或螺柱制作。人工缺陷反射体( 切槽) 位于 最大探测声程处并应垂直于螺栓或螺柱 的轴线。 ( 4 1 在用螺栓或螺柱超声检测时，如在螺纹根 部出现 比切槽回波高的缺 陷反射波时，应 予以判 废 。 1 5焊缝 的超声检测 焊缝质 量 直接 影 响产 品 的使用 寿命 及 安全 性，超声波探伤是保证焊缝质量 的重要检测手段 之一。焊缝 内部质量一般用射线来检测 ，但对于 厚壁容 器或 焊缝 中 的裂纹 、未熔 合等 危 险性缺 陷，超声检测方法优于射线检测。 J BT 4 7 3 0 2 0 0 5 标准对母材厚度为8 4 0 0 mm 的全焊透熔化焊对接焊缝 的超声检测进行 了明确 规定 ，并指 出应检测 到整条焊缝、熔合线和热影 响区 。 2换 热器壳体 的超声检测 某炼 油厂加氢 车间 的1 台换热器 ，管程和 壳 程 的简体材料为 l 5 C r Mo ，简体壁厚为4 2 4 5 mm， 封头壁厚为4 4 4 6 mm；管箱简体材料为2 0 C r Mo ， 壁厚为3 7 4 4 ram；管箱封头材料为1 5 C r Mo ，壁厚 为5 0 5 2 mm；内衬及堆焊层材料为不锈钢( 牌号不 详1 。 对该换热器进行 外观检查 、内衬检漏、壁 厚 测定、金相分析 、磁粉检测、着色检测 以及气 密 性试验，所有检验均正常 ，判为合格 。 用2 5 P 1 3 1 3 K1 斜探头从换热器壳体外壁对 焊缝进行超声检测 ，用CS K I A标准试块测定探头 的前沿和K值 ，用CS K I l i A标准试块确定灵敏度、 制作距离一波幅 曲线 ，最大壁厚为4 4 mm板的定量 线灵敏度为 1 6 - 3 d B，对接焊缝采用B 级检测等 级，单面双侧探伤，检测区域 的宽度为焊缝本身 宽度加上焊缝两侧相当于母材厚度3 0 的区域，最 大为1 0 mm，探头移动区域应大于1 2 5 P ，扫查速度 应小于1 5 0 mm S ，相邻两次探头移动间隔保证有 探头宽度1 0 的重叠 ，对波幅超过定量线 的回波， 根据探头 的位置确定出缺 陷的位置 ，缺陷位置测 定应 以获得缺陷最大 反射波 的位置为准 ，缺 陷的 深度和水平距 离从仪器 上可 以直接获得 ，用6 d B 法测量缺 陷的指示长度 ，用缺陷估判程序和波形 判 断法确定缺陷的性质 ，用对接焊接接 头质量分 级来判断缺陷是否超标 ，板厚单个缺陷的指示长 度最大不超过2 5 mm，若是裂纹等危害性缺 陷，直 接判为不合格 ，共发现8 个超标缺 陷，见表 1 。按 “ 合于使用 ”原则进行综合判定，通过缺 陷的断 裂和疲劳评定 ，得出该换热器仍可安全运行4 年 的 结 论 。 3结语 本文总结 了生产中常见的几种 典型承压设备 的超声检测方法 ，举例说 明了在换热器 中超声检 测 的应用 ，介绍了各种检测方法的注意事项 ，可 供工程技术人员参考。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 第1 0 期 黄余等压力容器超声检测技术及应用 一 5 1一 表1 缺陷参数 缺陷编号 深度 m m 长度 m m 高度 m m 波幅 d B 性质 1 2 0 2 5 2 + 2 夹渣 、未焊透 2 2 4 5 0 2 + 4 夹渣 3 2 0 2 5 2 + 3 夹渣 、未焊透 4 3 0 2 5 3 + 3 夹渣 5 3 0 1 3 0 4 + 6 夹渣 6 2 6 3 0 3 + 4 夹渣 7 2 6 7 0 3 + 6 夹渣 8 3 0 3 0 3 + 2 夹渣 参考文献 1 】李衍 AS ME 规范案例和 焊缝超声检测 新规定 J 无损 检 测 ，2 0 0 5 ，2 7 ( 2 ) 2 】 张万岭，沈功田 压力容器无损检测一换热器的无损检测 技术 J 无损检测，2 0 0 5 ，2 7 ( 6 ) 3 1 Li u Z h e n q i n g ，Wle i Mo a nF u z z y d e t e c tio n f o r u l t r a s o n i c f l a w in s e c t i o n o f h i g h l y s c a t t e r i n g ma t e r i a l s C h i n e s e J o u r n al o f Ac o u s ti c s r J N DT I E I n t e r n a ti o n a l ，1 9 9 7 ，1 7 ( 6 ) ：4 0 - 4 1 4 1 Da i Gu a ng ， XU Ya n Ti n g， Wa n g Ya Li ，e t a 1 AE mo n i t o rin g a n d d a t a a n a l y s i s for l a r g e s p h e r i c a l t a n k J 1 N D T I E In t e r n a ti o n a l ，1 9 9 3 ，2 6 ( 6 1 ：2 8 7 - 2 9 O r 5 1 Li u ZO，LU We i MA S t r u c t u r e s n o i s e r e d u c t i o n o f u l t r a s o n i c s i g n a l s u s i n g a r t i f i c i a l n e u r a l n e t wo r k a d a p t i v e fi l t e ri n g Ul t r a s o n i c s J P r o c o f 8 t h A P C N DT S h a n g h a i ， 1 9 9 7 ， 1 f 1 1 ：5 6 6 1 S i l kM G S i z e ingl i k ed e f e c t s b yu l t r a s o n i c me a n s Re s e a r c h T e c h n i q u e s i n No n d e s t r u c t i v e T e s t i n g M1 L o n d o n ： Ac a d e mi c P r e s s ， 1 9 7 7 ， 3 -4 7 1 Ma u fi c S i l kGu i d e t o Ca l i b r a t i o n a n d S e t t i n g u p o f t h e Ul t r a s o n i c T i me o f F l i g h t Di ff r a c t i o n ( T OF D) T e c h i n q u e F o r D e f e c t De t e c t i o n lM1 L o n d o n ：A c ade mi c P r e s s ，1 9 9 3 ，4 6 ( 上 接4 0页 ) 对于长4 + 5 油藏在精细油藏描述和数值模拟基 础上，继续细分水动力受效单元 ，依据各井组、 各单元不 同的储层物性 、注入采 出情况、压力保 持状况 ，不断合理油藏注采 比，并完善不同注水 单元 的精细注 采调控模式 ；从而进一步提 高注水 见效的程度。 4 1 2提高剖面水驱动用程度 在虎狼峁、盘古梁等 多油层叠合开发区块 ， 对 具备分 层注水 条件 的注 水井 全部 实施 分层 注 水 ，力争使分层配注合格率8 0 以上 ；同时引进 新工艺、新技术提高剖 面水驱动用 ，使水驱动用 程度达到7 5 以上，充分发挥储层的产能。 4 1 I 3加大对低 产井 的治理力度 ，提 高油 田的整 体开 发水平 。 在深入剖析低产成因、强化注水 的基础上采 取精细注采 调整 、压裂解堵、酸化解堵等