容器和装置的金属磁记忆快速诊断方法.doc

“动力诊断技术”公司容器和装置的金属磁记忆快速诊断方法莫斯科1996年经俄罗斯联邦国家矿山技术监督局批准1996年1月8日容器和装置的金属磁记忆快速诊断方法发明人副博士杜波夫 “动力诊断技术”公司莫斯科1996年1.总则1.1. 评估设备，容器以及装置的实际寿命时，要有能够找出腐蚀，蠕变和疲劳等过程发展得最为迅猛的最大应力集中区的诊断技术和方法。目前在能源，化工，石油和天然气工业中广泛使用的无损检测方法，满足不了这一要求。它们旨在查找已出现和发展了的缺陷，而不能实现疲劳损伤的早期诊断。1.2. “动力诊断技术”公司（莫斯科）研制和在实践中成功地运用了崭新的设备和结构的诊断方法，该方法是根据金属的磁记忆原理。所推荐的诊断方法能考虑金属质量和被检设备的实际运行条件及其结构特点，对该设备的状态做出综合评定。依照残余磁化强度分布的特点，去确定将要损坏的最大应力集中部位和部件。1.3. 新磁性诊断方法的主要优点是：不要求清理金属而且对被检测表面也无需进行任何其它准备；不要求采用专门的磁化装置，而是利用设备，容器以及装置在使用过程中金属的磁化现象；应力集中的部位事先并不清楚，而是在检测过程中加以确定；检测时使用体积小，自带电源且有记录装置的仪表。1.4. 这一崭新的磁性诊断方法，历经了广泛的工业验证，而且在俄罗斯，乌克兰，保加利亚，波兰，印度，澳大利亚，中国，德国，芬兰等国家100多个企业证明了它的效率。“动力诊断技术”公司（莫斯科）组织了检测仪表的批量生产。1.5. 在能源、石油、化工，以及天然气工业使用的管道，容器，压缩机等设备装置上积累了使用该新诊断方法的经验。2. 用途和使用范围2.1. 容器和装置的快速诊断方法是确定应力集中区一破损的主要根源。2.2. 采用检测设备表面磁场强度Hp的方式来确定机械应力集中区。这里利用的是磁机械效应，依照该效应，被检测磁场的矢量方向，与被测残余应力矢量方向一致。用仪表（机械应力指示器）探头垂直于被测表面扫描的方式去确定Hp为零值的线，在这些线上，Hp值变为相反符号，这些线就是残余应力集中线。2.3. 本方法适用于磁性牌号钢制成的容器和设备。2.4. 本方法可以：确定被检测部件金属和焊接联结处的应力集中区；无需切割专门的试样，就能作出应力集中区金属状态的评定；与其它无损检测方法相配合能更加有效地进行探伤；能检测设备，容器以及管道部件的制造和修理工艺质量；由于不要求清理金属，和其它方法相比，显著地减少了检测的费用开销；在查明应力集中区的基础上，该方法能更加客观地评定容器及设备的强度，及时地制定和采取措施以提高其可靠性。2.5. 使用磁机械应力指示器去确定应力集中区。“动力诊断”科研生产联合体制造的检测仪表部件清单列于附件1。3. 快速诊断方法3.1. 确定行将破损的部位即机械应力集中区的方法。检测高度到5米的容器可不搭脚手架，可用活动梯子架在地面或楼板上。使用的扫描式仪表探头有加长杆和远距离装置，能在距被检测表面3.5m以内操作。 当容器的高度大于5m时检测人员可使用升降平台或搭脚手架。需要去掉被检测容器表面上的保温层，但不要求清理金属表面。本检测方法由图1示意且操作如下：首先沿容器（塔）按高度的几个断面周长上测量残余磁场强度分布状况。应该检测所有断面（环型）焊缝以及大体处在刚性部位中间的断面，例如焊缝及绑带环之间的断面，图1上作为例子标示出1-1，2-2，3-3，4-4，5-5，7-7和断面焊缝（I-I，II-II，III-III，-），沿这些周长建议进行检测。这里也标出了需要检测的有断面安装焊缝的截面。用箭头表示带探头的扫描装置的运动方向。由二个操作员做检测。一个操作员用探头扫描，另一个操作员注视仪表屏幕上被测参数的变化。在良好的检测条件下，也可以由一个操作员做检测。如果容器直径超过1.5m，可将被检测的周长分成若干个段，每段推荐长度为4-5米。为了提高检测速度，可加大段长，但记录（指被检测点间的标定距离）的不一致性也会增加。将被检测容器周长分成若干段是为了便于将检测的记录写入仪表存储单元。假设段的标号（编码）用仪表键盘上的某些数字，那就建议用第一个数字（或前边两位数字）表示被检测截面的顺序号，例如编码112表示被检测截面为11，第2段。当Hp符号和值跳变时，在被检测表面该部用粉笔或油漆作上标记。随后将检测结果写入仪表的存储单元。用这种方法沿容器高度在所有标出的截面上检测。所有截面沿周长扫描的起始点都要从容器的同一母线开始。所有被检测截面上沿周长扫描的方向也必须是一致的。扫描的起始点和方向以及将被检测段划分长度的条件，都要标明到容器的检修表上，以便进一步去处理检测的结果。根据沿容器标出的每一截面周长的检测结果找出最大的应力集中区，该区的特点是，沿被检测段长k，Hp有最大的斜率值。图2是用容器一个截面周长检测的结果去确定最大应力集中区的实例。容器高低方向上的检测，要依箭头方向，如图1所，示至少要沿四条母线从上到下（或相反）去进行。类似于沿容器圆周长上的检测将母线分成若干段。各段的编号登录到容器的检修表中。按照在母线上检查的结果去确定其最大的应力集中区。3.2. 检测焊缝容器所有的横向和纵向焊缝，以及在连接管道的接头焊接连接处都应进行检测。图3是使用“扫描”型仪表的双通道探头扫描检测容器焊缝的示意图。有条件地将那些焊缝长度分割成一些单独的检测段，并将其登录到容器检修表中，焊缝的编号也应和表中一致。计算机数据处理系统再加上双通道探头能自动地确定被检测磁场Hp/k 的斜率值并在仪表屏幕上显示该值图形。图4是在应力集中区部位上焊缝的实际检测结果片段。由图4可见，在应力集中区部位两个通道上被测的Hp 值同时出现跳变。必须要区分由于违反焊接工艺造成的应力集中区和由容器外壳丧失稳定性造成的应力集中区。这些应力集中区既可在制造容器时出现，也可以在工作荷载作用下出现。加深焊缝损坏最危险的部位是焊接工艺制造和壳体丧失稳定性这两者相吻合的应力集中区。图5是在容器壳体丧失稳定性部位形成应力集中区的例子，显然在焊缝形成的应力集中区沿着容器侧部的母线扩展。容器长期运行时沿着图5上所标出的应力集中线会生成裂纹。用扫描式仪表检测了全部断面和纵向焊缝后，还建议在应力集中区部位做可查清其中缺陷项目的检测。找出裂纹类的表面缺陷得要使用磁裂纹指示仪（见附录1）。这时不要求清理金属和其它准备工作。在MIC-1M仪表说明书里给出了检测的示意图。要想查出应力集中区中焊缝的内部缺陷，建议使用2-12型仪表做超声探伤。3.3. 用检测结果评定容器的工作状态在焊缝或应力集中区查出具体缺陷时，就要对容器金属进行修补以消除该缺陷。用磁记忆法检测的结果，在容器检测表中画出Hp值按母线高度以及在所有被检测截面沿周长的分布状况图，指明容器丧失稳定性和最大的应力集中区，紧接着做容器应力-变形状况分析。最大应力集中区里沿应力集中线，建议修补以加强容器外壳。例如沿应力集中线用钢板修理堆焊或另加绑带。为了按国标（）评定容器的使用寿命，建议对容器强度进行核算。这时，要评价金属状况，建议从应力集中区取“试样”（或依破坏性试验的方法去切取试样）。4. 操作人员的技术熟练程度4.1. 容器和装置的磁检测要想得到可靠的结果，在很大程度上取决于操作人员的技术熟练程度，经验和责任心。只准许那些经过金属物理无损检测方法培训，跟随有经验的操作人员实习不少于两个月的人去检测。4.2. 给从事磁检测的操作人员，按企业中现行的安全规程，发给检测许可证。4.3. 容器磁检测工作的总领导由企业的熟练工程技术人员负责。允许那些事先研究过被检测部件损坏原因和部位的且了解该部件结构和运行特性的工程技术人员去领导检测工作。工程技术人员和操作人员同样对检测的可靠性以及检测时遵守安全操作规程负有责任。5安全技术5.1. 参加检测的人员要通晓和遵守对该企业工作人员规定的安全技术规程。5.2 在允许检测容器之前，所有参与工作的人员要经过相应的安全技术培训。每次改变生产工作条件时要做指导。对操作人员负责指导的是工程技术人员中的领导者。5.3. 从事磁检测的人员必须配载安全帽，穿该企业的工作服。5.4. 在高于2m的设备上进行检测时要搭脚手架，架设梯子或吊篮。脚手架，梯子