无损检测基础知识-2012资料.ppt

电站锅炉无损检测 天津市电力公司电力科学研究院马崇2012年05月 2 目录 无损检测概论锅炉的无损检测要求锅炉射线检测锅炉超声波检测锅炉磁粉检测锅炉渗透检测无损检测的质量控制 3 第一章无损检测概论 一 无损检测的定义及分类1 定义 在不损坏试件的前提下 以物理或化学方法为手段 借助先进的技术和设备器材 对试件的内部及表面的结构 性质 状态进行检查和测试的方法 4 2 分类 射线检测 RT RadiographicTesting 超声检测 UT UltrasonicTesting 磁粉检测 MT MagneticTesting 渗透检测 PT PenetrantTesting 涡流检测 ET EddyCurrentTesting RT和UT主要用于探测试件内部缺陷MT PT和ET主要用于探测试件表面缺陷 5 3 发展 以现代科学技术的发展为基础的 RT是在德国物理学家伦琴发现X射线后发展起来的 UT是在声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的 MT ET建立在电磁学理论的基础上 PT得益于物理化学的进展无损探伤 Non distructiveInspection 无损检测 Non distructiveTesting 无损评价 Non distructiveEvaluation 无损探伤是早期阶段的名称 其涵义是探测和发现缺陷 无损检测是当前阶段的名称 其涵义不仅仅发现缺陷 还包括探测缺陷的一些信息 如位置 形状 尺寸 性质等 无损评价则是即将进入或正在进入的新的发展阶段 包涵更广泛 更深刻的内容 它不仅要求发现缺陷 探测缺陷的详细数据 还要求获取更全面 更准确的 综合的信息 例如缺陷的取向 内含物 准确形状尺寸 缺陷部位的组织 残余应力等 结合成像技术 自动化技术 计算机数据分析和处理等技术 与材料力学 断裂力学等知识综合应用 对试件或产品的质量和性能给出全面 准确的评价 6 二 无损检测的目的1 保证产品质量2 保障使用安全3 改进制造工艺4 降低生产成本 三 无损检测的应用特点1 无损检测要与破坏性检测相配合2 正确选用实施无损检测的时机3 正确选用最适当的无损检测方法4 综合运用各种无损检测方法 7 四 承压类特种设备无损检测标准锅炉无损检测原标准 GB3323 JB1152 GB11345 SDJ672006年3月27日 国家质检总局质检办特函 2006 144号关于锅炉压力容器安全监察工作有关问题的意见中规定 承压设备无损检测执行JB T4730 2005 因此在承压设备领域 JB T4730实质上是强制性标准 JB4730 2005 承压设备无损检测 包括六部分1 通用部分 2 射线检测 3 超声检测 4 磁粉检测 5 渗透检测 6 涡流检测 8 JB4730 2005 承压设备无损检测 标准规定了射线检测 超声波检测 磁粉检测 渗透检测和涡流检测这五种无损检测方法及质量等级评定分类 适用于 1 金属材料制锅炉 压力容器 固定式 移动式 及压力管道原材料 零部件和设备的制造安装检测 2 在用金属材料制锅炉 压力容器 固定式 移动式 及压力管道的检测 3 锅炉 压力容器 固定式 移动式 及压力管道有关的支承件和结构件 如有要求也可参照该标准进行检测 9 1 由于焊缝交叉部位的应力较其他部位大 且焊接时较其他部位易产生缺陷 故对焊缝交叉部位应优先检测 2 由于高参数 大容量的锅炉制造工艺复杂 更易产生缺陷 且发生事故的后果更为严重 所以对高参数 大容量的锅炉的无损检测要求比低参数 小容量的锅炉要求高一些 包括检测比例和合格级别 另外 有机载体锅炉介质特殊 危险性较大 所以探伤要求高 第二章锅炉的无损检测要求 10 3 由于焊接前已进行焊接工艺评定 且对焊工的技能已进行考试 加之采取其他的管理措施 所以锅炉的焊接质量一般都应该合格 所以对部分危险性相对较小的设备焊缝采取按比例抽查的方法进行检测 而不是对每条设备焊缝都进行100 检测 以节省制造成本 如果抽查的部位均合格 则表示焊接质量稳定 其他未抽查到的部位质量也应该认为合格 如果抽查的部位有不合格现象 说明焊接质量不稳定 则应扩大抽查比例 甚至进行100 检测 4 由于RT UT检测各有其特点 为尽可能检出焊缝内的各种缺陷 对中 高压锅炉采取RT和UT并用 11 5 对于拼接焊缝 封头和下脚圈 由于拼接后还要进行压制加工 因此加工过程中 原拼缝内的小缺陷有可能发展成为超标缺陷 所以应在加工成型后进行无损检测 6 锅炉中的重要角焊缝 如集中下降管 管板与锅壳 内胆 一般不采用射线检测 而采用超声检测 因为对角焊缝进行射线检测难以实施且效果不够理想 12 7 需要进行热处理的焊接接头应在热处理后进行无损检测 因为热处理会使焊接接头内的应力 组织发生变化 且可能产生新的缺陷 只有热处理后 接头内部的组织和缺陷才是稳定的 此时的检测结果才是准确的 8 厚壁管 70mm 对接接头的检测 在焊到20mm左右应做100 的射线检测 焊接完成后再做100 的超声检测 因为先进行射线检测时 若发现缺陷 可便于及时返修 否则返工量太大 因为管子直径小 无法从管内返修 13 9 锅炉定期检验时 若宏观检查未发现有明显的变形 则其焊缝内部一般不会产生新的缺陷 原有的小缺陷一般也不会发展 所以可不进行RT和UT检测 但是对重要的角焊缝和主体焊缝可以进行表面探伤检查 若发现表面已产生裂纹时 则应进一步检查分析 必要时进行RT或UT检测 另外 对于制造或安装时留下的内部缺陷 在定检时可进行RT或UT抽查 以确认这些缺陷是否发展 若未发现可继续使用 否则应进行分析判断和处理 10 焊接接头的无损检测 当采用超声波和射线两种方法进行检测时 按各自标准均合格者 方可认为合格 14 第三章锅炉射线检测 射线照相法是指用X射线或 射线穿透试件 以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法 射线检测最主要是探测试件内部的宏观几何缺陷 3 1射线照相法原理 15 3 2锅炉射线检测的标准要求一 执行标准JB T4730 2承压设备无损检测第二部分 射线检测二 JB T4730 2适用范围承压设备金属材料板和管的全熔化焊对接接头的X射线和 射线检测技术和质量分级要求 适用于承压设备的制造 安装 在用检测中对接焊接接头的射线检测 用于制作焊接接头的金属材料包括碳素钢 低合金钢 不锈钢 铜及铜合金 铝及铝合金 钛及钛合金 镍及镍合金 规定的射线检测技术分为三级 A级 低灵敏度技术 AB级 中灵敏度技术 B级 高灵敏度技术 16 三 射线检测工艺要点及JB T4730 2的有关规定1 X射线的应用特点X射线主要优点 X射线能量可改变 因此对各种厚度的试件均可获得高灵敏度图像 X射线机可用开关切断 故较易实施射线防护 曝光时间短 一般为几分钟 X射线局限性 需电源 有些设备还需有水源冷却 体积较大 现场使用不便成本和维修费用均较大 设备 便携式 160 320KV 穿透钢 45mm移动式 200 450KV 穿透钢 100mm高能X射线加速器 4 32MeV 穿透钢 400mm 17 2 射线的应用特点 射线主要优点 射源尺寸小 可用于X射线机无法接近的现场 不需电源水源 运行费用低 射线局限性 探伤灵敏度低 尤其对薄钢试件 如5mm以下 曝光时间长 射线的成像质量比X射线差得多 影响射线照相的三大要素 对比度 清晰度 颗粒度 射线均不如X射线 对裂纹倾向大的材料焊缝检测应慎用 射线 18 3 胶片应用特点胶片影响成像对比度和颗粒度进而影响灵敏度依据成像特性 胶片分成四类 T1 T2 T3 T4 T1为最高类别 T4为最低类别 标准规定 A级和AB级射线检测技术应采用T3类或更高类别的胶片 B级射线检测技术应采用T2类或更高类别的胶片 标准规定 采用 射线对裂纹敏感性大的材料进行射线检测时 应采用T2类或更高类别的胶片 T2类胶片 AgfaD4 D5 天津 上海GX A5 T3类胶片 AgfaD7 D8 天津 上海GX A7采用 射线对裂纹敏感性大的材料进行射线检测时 应采用天津 胶片 19 4 透照参数选择焦距 影响几何不清晰度 选择焦距必须大于标准规定最小值 K值 影响横向裂纹检出率 选择K值不得大于标准规定值 射线能量 影响底片对比度 固有不清晰度 颗粒度 选择射线能量应在标准限定范围 曝光量 影响底片黑度 选择曝光量应在标准限定范围 20 5 透照方式选择 21 6 底片质量要求底片上定位和识别标记 齐全 影像显示完整 位置正确 底片评定范围内的黑度D 应符合下列规定 A级 1 5 D 4 0AB级 2 0 D 4 0 B级2 3 D 4 0底片的像质计灵敏度满足标准要求 底片评定范围内不应存在干扰缺陷影像识别的水迹 划痕 斑纹等伪缺陷影像 22 3 3射线照相法的特点1 检测结果有直接记录 底片2 可以获得缺陷的投影图像 缺陷定性定量准确3 对体积型缺陷检出率高 而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响4 适于检测厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件5 适宜检测对接焊缝 检测角焊缝效果较差 不适宜检测板材 棒材 锻件 6 有些试件结构和现场条件不适合射线照相7 对缺陷在工件中厚度方向的位置 尺寸 高度 的确定比较困难 8 检测成本高9 射线照相检测速度慢10 射线对人体有害 23 第四章锅炉超声波检测 超声波检测常规方法 A型脉冲反射超声波检测4 1超声波检测的原理垂直探伤法斜射探伤法 24 4 2锅炉超声检测的标准要求一 执行标准JB T4730 3承压设备无损检测第三部分 超声波检测二 JB T4730 3适用范围锅炉 压力容器及压力管道用原材料和零部件 钢板 锻件 铝及铝合金和钛及钛合金板材 复合板 无缝钢管 钢螺栓坯件 奥氏体钢锻件 锅炉 压力容器焊接接头 钢对接焊接接头 堆焊层 铝及铝合金对接焊接接头 压力管道对接环向焊接接头 钢管道环向焊接接头 铝及铝合金管道环向焊接接头 在用锅炉 压力容器及压力管道 4 3JB T4730 3 2005标准对锅炉超声检测的基本要求与规定 一 超声检测工艺要素1 探伤方法的选择 纵波 横波 表面波 爬波 导波 2 仪器 探头的选择 种类 频率 晶片尺寸 折射角 3 试块的选择 标准试块 反射体种类 平底孔 横孔 槽 参考试块 人工缺陷和自然缺陷 4 探伤灵敏度的选择 扫查 缺陷定量 5 耦合剂选择 水 油 浆糊 6 探伤方向 与缺陷尽量垂直 和扫查面的选择 焊缝 一面两侧和两面四侧 足够大的宽度 7 探伤时机的选择 焊缝 焊后24小时 锻件 粗加工后 4 3JB T4730 3 2005标准对锅炉超声检测的基本要求与规定 二 对接焊接接头的超声检测1JB T4730 3 2005标准适用的厚度范围适用于母材厚度为8mm 400mm全熔化焊对接接头2超声检测技术等级超声检测技术等级分为A B C三个技术等级超声检测技术等级选择应符合制造 安装 在用等有关规范 标准及设计图样规定 3JB T4730 3 2005标准规定应采用的试块采用的标准试块为 CSK A CSK A CSK A CSK A 大于120mm 4检测频率 检测频率一般为2MHz 5MHz5探头K值的选择斜探头的K值选择可参照表1表中的规定 应尽量采用较大K值探头 6 检测面 1 检测区的宽度应是焊缝本身 再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30 的一段区域 这个区域最小为5mm 最大为10mm 2 探头移动区 a 采用一次反射法探头移动区应大于或等于1 25P P 2KTP 跨距 mm K 探头K值T 母材厚度b 采用直射法探头移动区大于或等于0 75P3 去除余高的焊缝 应将余高打磨到与邻近母材平齐 保留余高的焊缝 如果焊缝表面有咬边 较大的隆起或凹陷也应适当的修磨 并作圆滑过渡以免影响检测结果的评定 7 距离 波幅曲线的绘制距离 波幅曲线应按所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制而成 该曲线由评定线 定量线和判废线组成 评定线与定量线之间 包括评定线 为 区 定量线和判废线之间 定量线 为 区 判废线及其以上区域为 区 8距离 波幅曲线的灵敏度选择a 壁厚为6mm 120mm的焊接接头 其距离 波幅曲线灵敏度b 壁厚大于120mm至400mm的焊接接头 其距离 波幅曲线灵敏度c 检测横向缺陷时 应将各线灵敏度均提高6dB d 扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度 9探头的扫查方式1 斜探头应垂直于焊缝中心线在探测面上 作锯齿型扫查2 对电渣焊焊接接头还要增加于焊缝中心线成450的斜向扫查 3 为观察缺陷的动态波形和区分缺陷信号或伪缺陷信号 确定缺陷的位置 方向和形状 可采用前后 左右 转角 环绕四种基本扫查方式 三 管座角焊缝的检查a 一般原则在选择检测面和探头时应考虑到各种类型缺陷的可能性 并使声速尽可能垂直于主要缺陷 b 检测方式 根据结构形式 管座角焊缝有五种检测方式1 在接管内壁采用直探头检测 见左图位置1 2 在容器内壁采用直探头检测 见右图位置1 在容器内壁采用斜探头检测 见左图位置4 3 在接管外壁采用斜探头检测 见右图位置2 4 在接管内壁采用斜探头检测 见左图位置3和右图位置3 5 在容器外壁采用斜探头检测 见左图位置2 四 T型焊接接头的超声波检测JB T4730 3 2005标准仅适用厚度为6 50mm的锅炉全熔化焊T型角焊缝的超声检测 a 基本原则在选择检测面和探头时应考虑到检测各类缺陷的可能性 并使声速尽可能垂直于缺陷垂直 b 检测方式根据焊接接头结构形式 T型焊接接头的检测主要有三种方式1 用斜探头从翼板外测用直射法2 用斜探头在腹板一侧用直射法或一次反射法3 用直探头或双晶直探头在翼板外测沿焊接接头进行探测 五 压力管道环向对接焊接接头的超声检测1 适用范围本条适用于壁厚大于或等于4mm 外径为32 159mm或壁厚为4mm 6mm 外径大于159的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测 本条不适用于铸钢 奥氏体不锈钢承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测 2 JB T4730 3标准对试块的要求试块的曲率应被检管径相同或相近 其曲率半径之差不应大于被检管径的10 采用的试块型号为GS 1 GS 2 GS 3 GS 4 GS 1试块适用于曲率半径大于16mm 24mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测 GS 2试块适用于曲率半径大于24mm 35mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测 GS 3试块适用于曲率半径大于35mm 54mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测 GS 4试块适用于曲率半径大于54mm 80mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测 2 JB T4730 3标准对试块的要求 3 JB T4730 3标准对探头的要求推荐采用线聚焦斜探头和双晶斜探头探头的频率一般采用5MHz 当管壁厚度大于15mm时 采用2 5MHz的探头 探头主声束轴线水平偏离角不应大于20 斜探头K值的选择 4 距离 波幅曲线的绘制一般按水平1 1调节扫描时基线选择于实际工件相对应的对比试块距离 波幅曲线按所用探头和仪器在所选择的试块上实测的数据绘制曲线 该曲线族由评定线 定量线 判废线组成 评定线与定量线之间为 区 定量线与判废线之间为 区 判废线以上为 区 5 JB T4730 3标准关于扫查灵敏度和扫查方法的规定距离 波幅曲线的灵敏度扫查灵敏度不得低于最大声程处的评定线灵敏度 一般将探头从对接焊接接头两侧垂直于焊接接头作锯齿形扫查 探头前后移动距离应符合要求 探头左右移动的距离应小于探头晶片宽度的一半 为了观察缺陷的动态波形或区分伪缺陷信号以确定缺陷的位置 方向 形状 可采用前后 左右 转角等扫查方式 6 质量分级 JB T4730 3标准对管子焊接接头的质量分为三级 在 级焊缝 区 区 和 级焊缝中 区 区 当缺陷波所在的区域不同时对单个缺陷的指示长度的要求是不同的 另外在10mm焊缝范围内 同时存在条状缺陷和未焊透时应评为 级 41 4 3超声波检测的特点 1 面积型缺陷检出率高 体积型检测率低 2 适宜检测厚度较大的工件 3 适于检测各种试件 4 检验成本低 速度快 仪器体积小 5 无法得到缺陷的直观图像 定性困难 定量精度不高 6 检测结果无直接见证记录 7 对缺陷在工件厚度方向上定位准确 8 材质 晶粒度对探伤有影响 9 工件不规则的外形和一些结构会影响检测 10 不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查 从而影响检测精度和可靠性 42 4 4TOFD超声波检测技术TOFD技术 TimeofFlightDiffractionTechnique 是一种基于衍射信号实施检测的技术 中文名称为衍射时差法超声检测技术 TOFD技术与常规脉冲回波超声检测技术相比 最重要两点优点 1 由于缺陷衍射信号受角度影响很小 检测可靠性和精度基本不受缺陷与入射波之间角度的影响 2 根据衍射信号传播时差确定衍射点位置 缺陷定量定位不依靠信号振幅 43 TOFD超声波检测技术原理 Transmitter Receiver 44 典型TOFD成像 底面回波 直通波 45 表面裂纹 裂纹阻挡了直通波 下尖端衍射信号显示在A 扫描中 2 1 46 第五章锅炉磁粉检测 5 1磁粉检测的原理试件中的裂纹造成的不连续性使得磁力线畸变 由于裂纹中空气介质的磁导率远远低于试件的磁导率 使磁力线受阻 一部分磁力线挤到缺陷的底部 一部分穿过裂纹 一部分排挤出工件的表面后进入工件 如果这是在工件上撒上磁粉 漏磁场就会吸附磁粉 形成与缺陷形状相近的磁粉堆积 从而显示缺陷 47 5 2锅炉磁粉检测的标准要求一 执行标准JB T4730 4承压设备无损检测第四部分 磁粉检测二 JB T4730 4适用范围本部分适用于铁磁性材料制承压设备的原材料 零部件和焊接接头表面 近表面缺陷的检测 不适用于奥氏体不锈钢和其它非铁磁性材料的检测 与承压设备有关的支承件和结构件 如有要求也可参照本部分进行磁粉检测 48 三 锅炉磁粉检测工艺要点及JB T4730 4的有关规定1 磁粉检测程序磁粉检测程序如下 预处理 磁化 施加磁粉或磁悬液 磁痕的观察与记录 缺陷评级 退磁 后处理 49 2磁化方法线圈法 磁轭法 轴向通电法 触头法 中心导体法 旋转磁场磁化法 50 3 磁粉探伤方法分类按检验时机分为连续法和剩磁法按使用的电流种类可分为交流法 直流法按施加磁粉的方法分类可分为湿法和干法承压设备焊接接头常用检测方法 磁轭磁化 连续法 交流电 湿法 承压设备焊接接头一般不采用的检测方法 剩磁法 直流电 干法 51 5 3磁粉检测的特点 1 适宜铁磁材料探伤 不能用于非铁磁材料 2 可以检测出表面和近表面的缺陷 不能检测内部缺陷 3 灵敏度高 可以发现细小的裂纹 4 检测成本很低 速度快 5 工件的形状和尺寸有时对探伤有影响 难以磁化而无法探伤 52 第六章锅炉渗透检测 6 1渗透检测的基本原理零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后 在毛细管的作用下 经过一段时间 渗透液可渗透到表面开口的缺陷中 经去除零件表面多余的渗透液后 再在零件表面施涂显象剂 同样在毛细管的作用下 显象剂将吸引缺陷中保留的渗透液 渗透液回渗到显象剂中 在一定光源下 缺陷处的渗透液痕迹被显示 从而测出缺陷的形貌和分布状态 渗透操作的基本步骤有 渗透 清洗 显象 观察 53 渗透探伤基本操作过程 渗透 清洗 显象 观察 54 6 2锅炉渗透检测的标准要求一 执行标准JB T4730 5承压设备无损检测第四部分 磁粉检测二 JB T4730 5适用范围本部分适用于非多孔性金属材料或非金属材料制承压设备在制造 安装及使用中产生的表面开口缺陷的检测 55 三 锅炉渗透检测工艺要点及JB T4730 5的有关规定1 渗透检测程序渗透检测操作的基本步骤如下 预清洗 b 施加渗透剂 c 去除多余的渗透剂 d 干燥 e 施加显像剂 f 观察及评定 56 2 渗透检测的分类1根据渗透液所含染料成分分类 着色法 荧光法 2渗透液去除方法分类 水洗型 后乳化型 溶剂去除型 3显象法的种类 1 湿式显象法 2 快干式显象法 3 干式显象法 4 无显象剂式显象法 JB T4730 5规定的检测方法