用荧光磁粉检测重要压力容器的表面缺陷

用荧光磁粉检测重要压力容器的表面缺陷 柳晓民 ， 张幼德 ， 庞东旭 ( 1 上海市特种设备监督检验技术研究院， 上海2 0 0 0 6 2 ； 2 秦皇岛港务局第二港务公司， 河北 秦皇岛， 0 6 6 O O O ) 摘要： 对比试验与实践经验表明， 荧光磁粉检测比黑色磁粉检测有高得多的缺陷检 出率。为了压 力容器的安全使用， 建议对一些重要的压力容器的在用检验采用荧光磁粉检测。 关键词： 荧光磁粉检测； 黑色磁粉检测； 检出率 中图分类号 T H 4 9 ； T Q 0 5 0 7 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 1 4 8 3 7 ( 2 0 0 4 ) 0 8 0 0 4 9 0 2 Us e o f F l u o r e s c e n t M a g n e t i c P a r t i c l e Te s t i n g f o r t h e I n s p e c t i o n o f S u r f a c e De f e c t s o n I mp o r t a n t Pr ess u r e Ve s s e l s LI U Xi a omi n ， Z HANG Yo ud e ， P ANG Do n gX U 2 ( 1 S h a n g h a i R e s e a r c h I n s t it u t e o f S p e c ia l E q u i p m e n t S u per v i s io n I n s p e c t io n T e c h n o l o g y ， S h angha i 2 0 0 0 6 2 ， C h in a ； 2 N o 2 s t e v e d o ri n g C o ， Q i n h u ang d a o P o r t G r o u p C o ， L t d ， Q in h u ang d a o 0 6 6 0 O O ， C h in a ) Ab s t r a c t ： C o mp a r i s o n t e s t and p r a c t i c al e x peri e n c e c l e arl y s h o w e d，t h e d e f e c t d e t e c t i b i l i t y o f the fl u o r e s c e n t m a g n e t i c p a r t ic le te s t i n g i s f a r h ighe r t h an th e b la c k m a g n e t i c p a r t i c l e t e s t i n g F o r th e s a f e u s e o f p r e s s u r e v e s sel ，i t w a s s u g g e s t e d tha t the f l u o r e s c e n t ma g n e t i c p a r t i c l e t e s t i n g s h o u l d b e u s e d f o r i nser v i c e i n s p e c ti o n o f s o me i mp o rt an t p res s u r e v e s s e l s Ke y wo r d s ： f l u o res c e n t ma g n e t i c p a r t i c l e t e s t i n g ；b l a c k ma g n e t i c p a r t i c l e t e s t i n g ； d e t ect i b i l i ty 1 引言 2 用荧光磁粉检测湿 H 2 S 环境的在用压力容器 现行有关压力容器的检验规程未规定采用何种 磁粉检测压力容器的表面缺陷。荧光磁粉检测方法 相对检验速度较慢 ， 费用较高， 因此大多选用普通黑 色磁粉检测在用压力容器。但近十多年来国内外应 用磁粉检测的实践表明， 采用普通黑色或 白色磁粉 检测时 ， 因其灵敏度不高， 漏检缺陷很多， 在某些情 况下甚至检测不出表面裂纹。为保证压力容器的安 全 ， 对不同磁粉检测方法对表面裂纹检出率 的差异 必须予以高度重视， 建议对一些重要的压力容器的 在用检验采用荧光磁粉检测。下面列举国内外一些 应用实例对此加以说明。 1 9 8 4年 7 月 2 3日美 国 U n o c al公司雷蒙特 号 炼厂乙醇胺 H 2 S 吸收塔发生爆炸， 失效分析证明 这起事故是湿 7 S 环境下压力容器发生开裂所引起 的。 这次事故引起了国际上极大的重视 ， 开展了大 规模的检测和调查工作 ， 例如 E x x o n公司对其分布 在美 、 加 、 日三国炼厂中的 1 8 9台湿 H ， S 环境下的在 用压力容器进行了检测， 其 中 5 8台压力容器有裂 纹。表 1 中列出了裂纹的深度与长度。结果表明在 湿H 2 s含量 5 0 p p m的压力容器中确实存在许多 裂纹 ， 但这种裂纹用一般表面检测方法查不出来， 例 4 9 维普资讯 用荧光磁粉检测重要压力容器的表面缺陷 V o 1 2 1 N o 8 2 0 0 4 如深 1 3 I B m的裂纹用 目测检验 、 渗透检测 、 干磁粉检 测都未能发现， 只有用荧光磁粉才能检测出来。 以后美国石油协会( A P I ) 又组织一些大石化公 司采用荧光磁粉法对湿 H 2 S 环境使用的压力容器进 行大规模检测， 发现压力容器上存在大量的裂纹， 其 结果见表 2 。 表 l 5 8台压力容器上裂纹的深度与长度 项 目 台数 5 l l 7 裂纹长度( m m) 1 2 0 0 ( 最长 ) _ 表 2 用荧光磁粉测出的湿 H 2 S 环境使用压力容器的裂纹 公司代号 被检测 的容器数( 台 ) 存在裂纹容器的比例( ) l 2 7 3 4 3 2 6 0 9 4 3 3 l 0 l l 6 4 3 4 4 l 2 5 6 l 7 l 3 6 2 o 3 6 合计 2 1 4 7 2 2 1 7 ( 平均 ) 3 用荧光磁粉检测 L T 一5 0钢制大型乙烯球罐 燕山石油化工公司 4台容积为 1 9 0 0 m 3 的乙烯 球罐用 日本川崎制铁公司供应的 L T 5 0一V一 40G调 质钢板制成 ， 其 内径 l 5 4 m， 壁厚 4 0 I B m， 设计压力 2 0 6 MP a ， 设计温度 一3 l ， 介质为液态乙烯 。L T 5 0 一 v一 4 0 G调质钢板的抗拉强度 6 1 0 7 40 M P a ， 屈服 强度 I4 9 0 M P a 。由于在投入使用前即检测出球罐 有表面裂纹， 因而投用后每隔二年就进行一次内壁 表面磁粉检测， 并对查出的表面缺陷进行修复。至 1 9 8 6 年乙烯球罐使用 已达十年。这十年中， 每次开 罐均不断检测出裂纹。为更可靠地检测出这 4台乙 烯球罐上的裂纹， 通过试验采用了荧光磁粉检测 2。 为对比黑色磁粉与荧光磁粉检测的检 出率 ， 先在球 罐上做一组对比试验 ， 由同一组检测人员对 5 0 m长 的焊缝 ， 按荧光磁粉要求精细打磨表面， 先进行黑色 磁粉检测 ， 再进行荧光磁粉检测 ， 其结果见表 3 ， 荧 光磁粉比黑色磁粉的检出率高一倍 以上。 表 3 用荧光磁粉与黑色磁粉检测结果的对 比 缺陷 检出缺陷 线 性缺陷 点 状缺陷 磁粉类 数量 数量 缺陷总数 最小长度 ( m m) 黑磁粉 6 6 l 2 7 8 1 5 荧光磁粉 l 7 l l l l 8 2 0 3 试验结果表明将荧光磁粉用于乙烯球罐可大大 提高球罐的安全性 ， 因此进一步将荧光磁粉检测用 于乙烯球罐的开罐检测 ， 其检测结果见表 4 、 5 。 由表 4 、 5 可看出， 第 5次荧光磁粉检测出的缺 陷数量大大超过前 4次的总和， 特别是检测 出大量 深度超过 2 8 I B m的缺陷。这表明采用荧光磁粉检 表 4 F B 一 4 0 1 C乙烯球罐历次磁粉检测情况 、 开罐次数 l 2 3 4 5 项 目、 、 、 时间 1 9 7 8年 l 2 月 1 9 8 0 年 l 0月 1 9 8 2 年 l 2 月 1 9 8 4 年 l 0 月 1 9 8 6 年 2月 磁粉种类 黑色 黑色 黑色 白色 荧光 检出缺陷数 l 8 2 8 2 4 5 4 2 6 9 3 深度 2 8 m m的缺陷数 l 3 ) 0 2 9 9 表 5 F B一 4 0 1 A乙烯球罐历次磁粉检测情况 、 、 开罐次数 项 目 l 2 3 4 5 、 时间 1 9 7 8 年 5 月 1 9 8 0 年 4月 1 9 8 3 年 8 月 1 9 8 5年 9 月 l 9 8 7 年 3月 磁粉种类 黑色 黑色 黑色 黑色 荧光 检出缺陷数 l 8 0 3 2 8 9 2 7 3 6 深度 2 8 mm的缺陷数 3 0 l 0 1 3 5 测对消除乙烯球罐上的安全隐患起着决定性作用。 4 用荧光磁粉检测 0 7 M n C r M o V R钢制氧气球罐 5 0 近期对一台首次开罐检验的 0 7 M n C r M o V R钢制 1 0 0 0 m 3 氧气球罐采用荧光磁粉检测 ， 也发现大量表 面缺陷。该球罐内径 l 2 3 In ， ( 下转第 4页) 维普资讯 内压作用下弯管塑性极限载荷分析与试验研究 V o I 2 1 N o 8 2 0 O 4 4 3 试验 结果与分析 因 1 0 8 m m 8 m m弯管在管子弯曲时， 外拱线 中间壁厚减薄， 其壁厚实测值为 6 8 m lT l ， 有限元计 算采用实际壁厚建模计算。试验结果和有限元比较 见表 3 。 1 2 3 1 直角弯头； 2 短接管 ； 3 堵头 图 5 试件图 表 3 实测极限载荷与有限元结果对 比 弯管名义尺寸 实测极 限载荷 有限元计算 极限载荷 误差 ( ) ( m m) P r ( M P a ) e =( P EP r ) P 】 P E( MP a ) 1 0 85 2 9 6 3 7 31 4 6 7 6 1 7 5 1 0 88 4 3 7 8 7 4 0 5 3 0 7 4 3 8 由表 3 可见， 试验结果与有限元结果 比较符合 ， 有限元计算是有效的。 5 结论 ( 1 ) 有限元计算结果与试验结果基本一致。表 明弯管的建模是正确的， 有限元方法计算 弯管塑性 极限内压是有效的。 ( 2 ) 有限元计算结果表明， 弯管的塑性极限内 压随弯管壁厚增加而增加， 并随弯曲半径的增加而 增加 ， 与壁厚近似成线性关系。 ( 3 ) 通过有限元计算结果与 G o o d a l l 公式 、 郭茶 秀公式 的计算结果 比较 发现， 有 限元计算结果 与 G o o d a n 公式非常吻合 ， 郭茶秀公式计算结果偏高， 说明 G o o d a l l 公式用于预测弯管塑性极限内压是非 常有效的。 参考文献 ： 1 郭茶秀 拉 、 弯、 扭 、 内压载荷下面型缺陷直管和弯管 的塑性极限载荷 A 华东理工大学博士学位论文 C 1 9 9 9 2 G B 6 3 9 7 -8 6 ， 金属拉伸试验试样 S 1 9 8 6 3 G B 2 2 8 -8 7 ， 金属拉伸试验方法 S 1 9 8 7 4 J B 4 7 3 2 - - - 9 5 ， 钢制压力容器一 分析设计标准 S 北京 ： 中国标准出版社 ， 1 9 9 5 5 G o o d a l l ，I W L o w e r B o u n d L i m i t A n a l y s i s o f C u r v e d T u b e s L o a d ed b y C o mb i n ed I n t e r n a l u r e a n d In P l ane B e n d i n g M o m e n t Z R D B N 4 3 6 0 ， C E G B ，1 9 7 8 6 郭茶秀 复杂载荷下无缺陷弯管的塑性极限载荷 J 压力容器 ， 2 0 0 1 ， 1 8 ( 4 ) ： 8 1 1 收稿 日期： 2 0 0 4 0 6 2 2 修稿 日期 ： 2 0 0 4 0 7 1 9 作者简介： 段 志祥 ( 1 9 8 0 一) ， 男 ， 硕 士研 究生 ， 主要研究 方向 为化工设备与管道的可靠性研究 ， 通讯地址 ： 南京工业 大学 机械与动力工程学院。 ( 上接第 5 0页) 壁厚 4 5 ra i n ， 设计压力 3 1 5 M P a ， 设 计温度 6 0， 介质为氧气。0 7 M n C r M o V R钢的抗拉 强度 6 1 0 7 4 0 M P a ， 屈服强度 I4 9 0 M P a 。氧气球罐 于 2 0 0 3 年 4月出厂 ， 2 0 0 3 年 5 月投入运行 ， 2 0 0 4 年 3 月进行首次开罐检验。球罐在制造时制造厂采用 1 0 0 黑色磁粉检测表面缺陷， 这次首检从安全考