《无损检测专业知识》PPT课件.ppt

无损检测专业知识 1 第二章无损检测方法及其工艺要点2 第三章金属材料及热处理 目录 第二章无损检测方法及其工艺要点 2 1无损检测概念2 2无损检测应用目的和特点 2 3无损检测方法的工艺要点 2 4压力容器制造过程中无损检测方法的选择 back 2 1无损检测概念 定义 在不损坏受检件的物理和化学性能的前提下 对受检件内部及其表面的不连续和物理量进行检查和 或 测试的方法 back 关于超声测厚 1 仪器校正 采用台阶试块 选接近待测厚度最大值和最小值 或最大值的1 2 进行校正 如T 25 用30 24校正 2 测定方法 一次测定法 二次测定法 30mm多点测定法 常规无损检测方法 JB T4730 2005 RT UT MT PT ET AEASME 5大常规 VT LT日本 5大常规 应变测试 2 2 无损检测方法应用目的和特点2 2 1目的1 保证产品质量 容器制造从原材料到水压试验后全过程采用2 改进制造工艺 焊接试验 铸造浇冒口3 保障产品安全运行 在用检验 声发射监督4 降低生产成本 管座角焊接防层状撕裂 混料的电磁分选 2 2 2无损检测方法特点1 无损检测结果评价准则是建立在破坏试验和实际发生事故基础上的 2 无损检测时机安排十分重要 成形封头检测 锻件检测 裂纹敏感性材料容器检测3 无损检测的可靠性影响因素较多 选择适当的NDT方法和规范非常关键 案例 成形汽包表面缺陷诊断4 无损检测结果只是评定质量和寿命的依据之一 back 2 3无损检测方法的工艺要点2 3 1射线照相法1 射线源 胶片和增感屏的恰当组合问题基本原则 在能穿透受检件的前提下 尽量选用能量低的射线 优先顺序是 X射线 Ir192 Co60 X射线照相应尽量选用较低的管电压 在采用高管电压时 应保证适当的曝光量 采用 射线对裂纹敏感性大的材料RT时 应采用T2类或更高类的胶片 一般应选用金属增感屏或不用增感屏 双片叠加技术 就是在同一个暗袋中放入两张感光速度不同的胶片 而胶片之间用一个双面增感屏隔开 多用于厚度相差较大工件 提高宽容度 叠加观察时 单片黑度应不低于1 3 back 2 胶片有效透照长度问题A 一次透照长度应以透照厚度比K进行控制 不同级别射线监测技术和不同类型对接焊接接头透照厚度比应符合JB T4730 2005的规定 B 整条环向对接焊接接头所需的透照次数可参照JB T4730附录D的曲线图确定 back 3 压力容器取换证检查常发现的一些问题A 将象质计放在胶片一侧 B 将搭接标记插在暗盒的字码套上 C 底片发黄 D 底片黑度偏低 E 有效透照长度不够 F 底片上标计不全 back 4 射线检测质量管理见教材 back 5 RT检出面状缺陷能力都比UT差吗 19Mn6管板钻孔补焊探伤案例 对接焊缝中垂直检测面 3倍波长面状缺陷检测问题 如窄间隙焊缝 back 2 3 2超声检测方法要点1 检测面用砂轮修整问题手提砂轮打磨 仔细操作 其表面粗糙度在70 m左右 有时可达150 m以上 满足不了超声检测要求 普通良好状态黑皮表面粗糙度约为20 m 氧化皮剥落处也有50 m 少量锈蚀用金属刷和砂布去除 2 各种焊接缺陷的特点及最佳检测参数 横向裂纹检测 最后焊接层的正下方附近 正反面 10mm范围内 手工焊 埋弧自动焊一般在20 30mm范围内Cos sin cos 3 检测灵敏度是不是越高越好 过高的灵敏度将使始脉冲占宽过大 对薄板焊缝检测影响大 JB T4730同ASME比检测灵敏度高得多 4 端点6dB法和绝对灵敏度法当把最后一个高点选在定量线上 下降6dB就到了评定线 这还是端点6dB法 5 焊缝缺陷的定性问题JB T4730 2005增加了这方面内容 附录L缺陷性质识别和形性质估判 对缺陷进行了分类 规定了定性依据及程序 关于五步法定性 两侧探伤法 面状缺陷判据为9dB 如坡口未熔合 6 焊缝的等级评定问题分4步 1 反射波幅 2 定为裂纹等危害缺陷为 级 3 单个缺陷指示长度 I 1 3T II 2 3T 4 多个缺陷累计指示长度 I 任意9T焊缝长度范围内L不超过T II 任意4 5T焊缝长度范围内L不超过T I区缺陷指示长度不计入 焊缝长度不足9T或4 5T 可按比例折算 当折算后的缺陷累计指示长度小于单个缺陷指示长度时 以单个缺陷指示长度为准 back 7 干扰信号判断问题判断原则 找不到相应反射波的反射体的第二位置 T 40高压加热器封头UT案例 8 钢板检测中的几个问题 1 注意对焊缝坡口区域的检测 2 等级评定问题 单个缺陷指示长度 单个缺陷指示面积 在任一1m 1m检测面积内存在的缺陷面积百分比 缺陷性质 有白点 裂纹等危害性缺陷时评为 级 9 超声检测质量控制见教材 10 缺陷测高 1 点状缺陷 AVG法2 衍射波时差法3 最大端部反射波法4 6dB法JB T4730 2005增加了这方面内容 详见附录I 附录J 附录K 11 基准灵敏度和扫查灵敏度基准灵敏度 一般指的是记录灵敏度 它通常用于缺陷的定量和缺陷的等级评定 扫查灵敏度 主要指实际检测灵敏度 基准灵敏度和扫查灵敏度 12 UT的检测技术等级比较焊缝不同检测技术等级要求对比表 在用承压设备无损检测 在用承压设备原材料 零部件的超声检测其主要内容应符合第四章的有关规定 螺栓或螺柱的超声检测除应符合4 6的规定 还应对螺纹根部是否有裂纹进行检测 a 在端部采用纵波小K值斜探头进行检测 b 在无螺纹部位采用K1 5 K2 5 频率为2 5MHZ的横波斜探头进行轴向检测 在用承压设备无损检测 在用承压设备对接焊接接头的超声检测对用承压设备对接焊接接头超声检测时 检测方法和主要检测技术要求应符合第5章的相关规定 发现缺陷回波时 应对定量线及其以上的超标缺陷进行回波幅度 埋藏深度 指示长度 缺陷取向 缺陷位置和自身高度的测定 并对缺陷类型和性质尽可能作出判定 但对能判定为危害性的缺陷 即使位于定量线以下 也应对其进行上述参数测定 一般采用直射波测定 扫查灵敏度可根据需要确定 但噪声回波高度不得超过20 国质检特函 2007 402号文对TOFD应用规定 对现场制造壁厚度60mm以上压力容器 可以采用TOFD检测方法替代射线法进行无损检测 从事TOFD检测的无损检测机构必须符合以下条件 1 在我国TOFD无损检测标准未公布前 应当参照国外成熟标准制订相应的企业标准 经全国锅炉压力容器标准化技术委员会审核通过后 按照 中华人民共和国标准化法 规定进行备案 2 从事TOFD检测的无损检测机构至少应具有超声波无损检测 UT 级人员1名 UT 级资格4年以上 含4年 下同 人员2名 作为TOFD检测责任人和操作人员 3 从事TOFD检测人员应当具有UT 级资格4年以上 其TOFD操作技能经全国无损检测考委会考核合格 TOFD TOFD是Time of flight diffractiontechnique的缩写 即衍射波飞行时间技术 简称衍射时差法 检测时使用一对或多对宽声束纵波探头 每对探头相对焊缝对称分布 声束覆盖检测区域 遇到缺陷时产生反射波和衍射波 接受探头收到反射波和衍射波 通过测量衍射波传播时间和利用声波三角方程确定缺陷的尺寸和位置 见图 TOFD 美国机械工程师学会锅炉压力容器法规ASMEBPVC早在1996增补版第 卷第一册 压力容器 规范案例2235 1中 就已确认可用TOFD超声检测取代射线照相 并在2000年2月认可的规范案例2235 2 将TOFD超声检测适用的板厚范围从 101 6mm 4in 提高到 12 7mm 0 5in TOFD 通常有三种显示记录方式 A扫描显示 直角坐标射频 不检波 波形D扫描显示 焊缝纵断面显示 灰谱图象 B扫描显示 焊缝横断面显示TOFD特点 缺陷的检出和定量不受声束角度 探测方向 缺陷表面粗糙度 试件表面状态及探头压力等因素的影响 相控阵超声检测 检测探头是由多个晶片组成的换能器阵列 阵列单元可用电子技术和软件设计的时序调整超声相位和强度 使超声声束在确定的位置和方向发射和聚焦 特点 在焊缝检测中易实现自动化 检测速度快 调整方便 分层定位准确 检测结果可由计算机辅助直接评定 光盘存储等 超声导波检测技术 该技术是在管道的一端激励频率范围为5 100kHZ的低频超声波 因其衰减小 可沿管壁传播几十米远 当管道横截面发生改变时 导波会向传感器发射一个反射信号 通过分析该信号即可探知管道的内外部缺陷位置和腐蚀状况 英国导波设备采用扭曲波和纵向波两种模式 两种模式检测波形各有特点 互为补充 见下表 两种导波模式特点对比表 扭曲波模式纵向波模式液体填充物影响很小在充满液体的管道上难以使用需2排传感器进行测量需4排传感器进行测量对纵向较深的裂纹和横对管道上横截面积的损失灵截面积损失灵敏度高敏度很高可在较宽频率范围内使用仅能在较窄频率范围内使用可将探测环安装在离法兰探测环必须安放在离法兰1m很近位置进行测试外位置使用难以发现小口径管道上易于发现小口径管道上纵向纵向焊接支承物上缺陷焊接支承物上缺陷 2 3 3磁粉检测检测方法分类 磁粉检测1 常用磁化方法和磁化电流选择要点周向磁化 轴向通电法 触头法 中心导体法纵向磁化 线圈法 螺管线圈法和电缆缠绕法 复合磁化 交叉磁轭法 旋转磁场 交叉线圈法 直流磁轭与交流通电复合法 磁化电流种类 7种 最常用3种 交流电 单向半波整流电 三相全波整流电 直流电不常用 要用蓄电池或直流发电机 多用整流电代替 1 有的是通电接触 有的是非电接触 2 有的有较强的反磁场 当L D小于2时 线圈法不能用 3 有的检测范围广 如中心导体法可检内外表面与电流平行的纵向缺陷和端面径向缺陷 4 有的很适用于现场和局部检测 如磁轭法 5 从灵敏度来看 交流电 湿法 检测表面缺陷灵敏度最高 易发现疲劳裂纹 磨削裂纹和发纹 单相半波整流电 干法 检测近表面灵敏度最高 6 从检测深度来看 由大到小顺序为 直流电 全波整流电 半波整流电 交流7 标准试片 主要用于检验磁粉检测设备 磁粉和磁悬液的综合性能 了解被检工件表面有效磁场强度和方向 有效检测区以及磁化方法是否正确 试片有A1型 C型 D型和M1型 适用于连续磁化法 2 压力容器常用磁粉检测方法A 焊缝磁粉检测 1 坡口检测 一般用磁轭法 2 焊接过程中的检测 高温磁粉 3 焊后检测 有延迟裂纹倾向的材料24小时后检测 4 水压后的检测 5 在用检测 磁轭法 提升力 交流电45N 直流电177N 当厚度大于6mm时 不宜用直流磁轭 磁轭间距应控制在75 200mm 有效区域为两极连线两侧各50mm范围内 触头法 间距75 200mm 最佳100 150mm 防止烧伤问题 缠绕电缆法 钢管对接环缝可用 B 卡具 拉筋板 临时吊耳焊接去除后C 锻件 法兰 管板 主螺栓等 主螺栓用线圈法检查横向裂纹D 在用检查 确定磁场强度方法 1 用磁化电流表征的磁场强度按标准给出的公式计算 如低填充因数线圈法 I 45000 N L D 2 利用材料的磁特性曲线 确定合适的磁场强度 3 用标准试片 块 来确定磁场强度是否合适 4 用磁场强度计测量施加在工件表面的切向磁场强度 连续法检测应达到2 4kA m 4 8kA m 剩磁法检测应达到14 4kA m 3 磁粉检测的记录和评定 1 长度小于0 5mm磁痕不计 2 缺陷磁痕的显示记录可采用照相 录像和可剥型塑料薄膜等方式记录 同时用草图标示 3 圆形缺陷磁痕和线性缺陷磁痕 L D 3 L D 3 4 评级 I II 4 磁粉检测质量控制见教材 焊接接头的MT质量分级 漏磁检测 漏磁检测可看成磁粉检测的发展 其原理都是 铁磁材料被磁化后 其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁场 通过检测漏磁场来发现缺陷 前者用磁粉测量 后者用传感器 探头 测量 漏磁检测易实现自动化 除能发现表面和近表面缺陷外 还可从外部发现压力容器内部腐蚀坑等缺陷 可用于在线检测 当前所用传感器主要是霍尔器件 2 3 4渗透检测1 渗透检测剂的种类和特点 1 按渗透液分 荧光渗透液 着色渗透液 2 按多余渗透液去除方法分 水洗型 后乳化型 溶剂去除型 3 按显像剂分 湿式 干式 快干式 水洗型荧光法 成本较低 检查速度快 适用于表面粗糙的零部件 但灵敏度较低 宽而浅的缺陷易漏检 后乳化荧光法 对细小缺陷检出灵敏度高 能检出宽而浅的缺陷 重复性好 但成本高 清洗困难 对表面要求高 溶剂去除型着色法 灵敏度高 在无电源 水源的现场也能工作 不要设备 适用于大型工件的局部检比测 2 工艺要点 1 预处理极为重要 要去除工件表面油脂 涂层 铁锈和水等 局部检测时 清理范围应从检测部位向外扩展25mm 2 渗透 温度应在100 500范围内 渗透时间一般不小于10分钟 施加方法 喷涂 刷涂 浇涂 浸涂 3 清洗 沿一个方向清洗不能往复擦拭 防止过清洗和清洗不足 4 干燥 一般可用热风进行干燥或进行自然干燥 干燥时间通常为5 10分钟 5 显像 均匀喷涂显象剂 显象时间不少于7分钟 6 观察 显象剂施加后7 60分钟进行 受检件白光照度 1000Lx 便携式设备检测而现场条件所限 可适当降低 但不得低于500Lx 7 试块的应用 铝合金试块 A型 JB T4730 2005将A B区域分成独立两块 用于非标温度下对渗透检测方法做出鉴定 正常情况下检验渗透检测剂能否满足要求 以及两种渗透检测剂性能比较 镀铬试块 B型 JB T4730 2005规定了3个裂纹区域 主要用于检验渗透检测剂系统灵敏度及操作工艺正确性 划分灵敏度等级 灵敏度等级 灵敏度等级 1级 低灵敏度 2级 中灵敏度 3级 高灵敏度 用镀铬试块确定 承压类特种设备MT应达到3级 8 记录和评定 A 长度小于0 5mm显示不计 B 缺陷的显示记录可采用照相 录像和可剥型塑料薄膜等方式记录 同时用草图标示 C 圆形缺陷显示和线性缺陷显示 L D 3 L D 3 D 评级 I II 9 后处理 清洗残余的渗透检测剂 防止腐蚀工件 焊接接头和坡口的质量分级 3 质量控制 见教材 补充 渗透检测剂质量控制1 对喷灌装渗透检测剂主要从生产日期 有效期 合格证书和外观质量等方面进行检查控制 2 对散装渗透剂 要校验浓度 新的每批取500mL保存作为校验基准 如果被校验的渗透剂与基准渗透剂的颜色浓度差超过20 为不合格 两者还要用试块进行性能对比试验 3 荧光渗透剂的荧光效率不得低于75 4 湿式显像剂浓度应经常用比重计校验比重确定 5检测镍基合金材料时渗透检测剂硫含量要限制 检测奥氏体钢和钛及钛合金材料时渗透检测剂氯 氟含量要限制 JB T4730规定均为重量比不超过1 如有更高要求 供需双方另行商定 2 3 5特种设备制造过程中无损检测方法的选择1 原材料检验 1 板材UT 2 锻件和棒材UT MT PT 3 管材UT RT MT PT 4 螺栓UT MT PT 2 焊接检验 1 坡口部位UT PT MT 2 清根部位PT MT 3 对接焊缝RT UT MT PT 4 角焊缝和T型焊缝UT RT PT MT 5 工卡具焊疤磨平MT PT 6 水压试验后MT 常用无损检测方法控制对比 第三章金属材料及热处理 3 1钢的成分和分类1 钢的组成元素及其影响 1 铁 基本元素 2 碳 基本元素 强化 3 锰 脱氧去硫 4 硅 脱氧 提高热稳性 5 硫 磷 氢 氧 氮 有害元素硫 产生热脆磷 产生冷脆性氢 引起氢脆氮 使钢中形成气孔和疏松 产生时效脆化 6 铬 7 钼 8 钒 9 钛和铌 2 钢的分类 1 按化学成分分分为碳素钢和合金钢 又各分低 中 高三类 低碳钢又分为普通低碳钢 Q235B 优质低碳钢 20R 和高价优质低碳钢 20A 低合金钢又分为低合金高强度钢 16MnR 低温钢 16MND 低合金耐热钢 12Cr1MoV 2 按质量等级分类 3 2压力容器常用钢种牌号1 普通低碳钢 其中Q235AF Q235A已取消 可用Q235B Q235C2 优质低碳钢 20R 20G3 合金钢 1 低合金高强度钢 其中15MnVNR 09Mn2VDR已取消 常用有 16MnR 15MnVR 15MnNbR 18MnMONbR等 b 540MPa的低合金钢有 13MnNiMoNbR18MnMoNbR07MnCrMoVR07MnNiCrMoVDR20MnMoNb JB4726 2000锻件 08MnNiCrMoVD JB4727 2000锻件 2 低温钢低温容器用钢16MnDR15MnNiDR07MnNiCrMoVDR 3 低合金耐热钢 有Cr MoMo VCr Mo V等合金系列钢 4 奥氏体不锈钢0Cr18Ni91Cr18Ni9Ti0Cr17Ni12Mo2等 3 3原材料的无损检测 1 有关 容规 规定 2 有关GB150规定 3 4热处理1 钢的状态图 奥氏体 A 强度硬度不高 塑性韧性很好 无磁性 铁素体 F 强度硬度低 塑性韧性好 渗碳体 Fe3C 硬而脆 随C 增加 强度硬度提高 而塑性韧性下降 珠光体 P 性能介于F与Fe3C之间 马氏体 M 具有很高的强度和硬度 但很脆 延展性差 易导致裂纹 魏氏组织 粗大的过热组织 塑性韧性下降 使钢变脆 带状组织 双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织 2 常见热处理工艺方法 1 退火 将工件加热到一定温度 保温后在炉内缓慢冷却 使其组织结构达到或接近平衡状态组织的热处理工艺 2 正火 将工件加入到临界点AC3以上并保存一定时间 使工件完全奥氏体化 然后在空气中冷却的热处理工艺 电渣焊焊缝作UT 必须进行正火后实施 3 淬火 将工件加热到临界温度AC3以上 保温后快速冷却 大于临界淬火速度 使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺 4 回火 将淬火钢加热到AC1以下的适当温度 保持一定时间 然后以一定方式冷却 以获得所需组织和性能的热处理工艺 5 调质 淬火 高温回火 3 热处理可能产生的缺陷 1 淬火裂纹 2 再热裂纹 3 过热 晶粒粗大 产生魏氏组织 可重新热处理消除 4 过烧 晶界沿氧化物开裂 不可逆 5 氧化和脱碳 6 机械性能不合格 JB4730 3 2005承压设备无损检测第三部分超声检测主要修改内容 1 对壁厚小于3倍近场区工件材质衰减系数公式进行修正 增加了奥氏体不锈钢和双相不锈钢钢板 铝及铝合金板材 钛及钛合金板材超声检测内容 统一了爆炸和轧制复合钢板超声检测内容 4 2 7 2衰减系数 T3N m 2n 按下式计算 Bn Bm 6 2 m n T4 1 1奥氏体钢板材 镍及镍合金板材以及双相不锈钢板材的超声检测也可参照本章 4 3承压设备用铝及铝合金及钛及钛合金板材超声检测和质量分级4 4承压设备用复合板超声检测2 将钢制承压设备对接焊接接头超声检测范围扩大到6mm 400mm 对对接焊接接头超声检测试块进行了局部调整 增加了钢制承压设备对接焊接接头超声检测等级别分类的内容 增加了T型焊接接头以及奥氏体不锈钢承压设备对接焊接接头超声检测内容 附录G6mm 8mm钢制承压设备对接接头超声检测和质量分级5 1 3 2CSK A增加NO 5NO6两试块 5 1 3 3CSK ACSK ACSK A运用范围6mm 120mm CSK ACSK ACSK A运用范围120mm 400mm 5 1 2超声检测技术等级A级 适用于承压设备有关的支承件和结构件焊接接头检测 B级 一般承压设备对接焊接接头检测 C级 重要承压设备 5 1 6 4T型焊接接头的超声波检测附录奥氏体不锈钢对接接头超声波检测和质量分级 3 增加了壁厚大于或等于4mm 外径为32mm 159mm或壁厚为4mm 6mm 外径大于或等于159mm的钢制承压设备管子 压力管道环向对接接头超声检测内容 增加了壁厚大于或等于5mm 外径为80mm 159mm或壁厚为5mm 8mm 外径大于或等于159mm的铝及铝合金环向对接焊接接头超声检测内容 第6章承压设备管子 压力管道环向对接接头超声波检测和质量分级 6 16 24 增加了在用承压设备超声检测内容 第7章在用承压设备超声波检测附录H附录I附录J附录K附录L5 有关质量分级方面的一些变化 4 1 7 2表3单个缺陷指示长度I级100改为80 单个缺陷指示面积II级100改为50 表3增加了 级 附录C增加锻件横波检测质量分级 4 2 10 5危害性缺陷定 级4 5 2钢管对比试样 级槽深上限3mm改为2mm附录G6 8mm对接焊缝UT采用CSK Am试块其他同8 120mm检测评定和分级 JB4730 2 2005承压设备无损检测第二部分射线检测主要修改内容 对射线照相技术等级的指标划定 增加了不同情况下选择射线照相技术等级的规定 范围中射线检测分为三级 A级 低灵敏度技术 AB级 中灵敏度技术 B级 高灵敏度技术 3 2 2胶片规定3 8 3 8 13 8 23 8 3 射线检测技术等级选择 对不同透照厚度 不同透照方式射线底片的象质计灵敏度要求进行了修订 灵敏度有所提高 4 11 3见表五 表六 表七 增加了工业射线胶片系统分类内容 将胶片分为T1 T2 T3 T4四类 增加附录A 资料性附录 对胶片系统的特性指标提示了要求 3 2 13 2 23 2 3附录A 在附录D 资料性附录 中增加了根据不同K值要求 确定相应环向对接焊接接头透照次数的图表 附录D4 1 3表三规定 对100mm D0 400mm的环向对接焊接接头 包括曲率相同的曲面焊接接头 A级 AB级允许采用K 1 2 对原标准规定的不同射线源适用的底片黑度范围进行了修订 底片黑度范围有所提高 4 11 2规定黑度D A级 1 5 D 4 0AB级 2 0 D 4 0B级 2 3 D 4 0用X射线透照小径管或其它截面厚度变化大的工件时 AB级最低黑度允许降至1 5 B级不允许降至2 0 对小口径管环向对接焊接接头的透照布置和透照次数的内容进行了修订 4 1 4双壁双影透照满足的条件和垂直透照4 1 5小口径环缝透照次数 T D 0 12时 透照3次 增加了Se 75射线源应用的规定 3 54 2 2Se 75透照厚度AB级 10 40 增加了曝光曲线的内容 4 5 4 5 14 5 24 5 3 对观片灯亮度的有关要求进行了修改 3 34 10 3黑度D 2 5时 底片的亮度不低于30cd m2 黑度D 2 5时 底片的亮度不低于10cd m2 对钢 铜及铜合金 铝及铝合金 钛及钛合金不同厚度允许的最高电压图进行了修订 增加了对截面厚度变化大的承压设备 管电压可适当增量的规定 图一4 2 1 增加黑度计内容 在附录B中对黑度计的定期校验方法作了明确规定 增加了镍及镍合金 铜及铜合金制承压设备对接焊接接头射线检测质量分级内容 5 1 增加