夏福勇压力容器无损检测2015课件

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1、压力容器无损检测,杭州市特种设备检测研究院 夏福勇 高级检验师,1 概 述,1.1无损检测的定义：无损检测是指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。 1.2 常用的无损检测方法有 射线检测（简称RT）、 超声检测（简称UT）、 磁粉检测（简称MT）、 渗透检测（简称PT）。 这四种方法是承压类特种设备制造质量检验和在用检验最常用的无损检测方法。其中RT 和UT主要用于探测试件内部缺陷，MT和PT主要用于探测试件表面缺陷。其他用于承压类特种设备的无损检测方法有涡流检测（简称ET）、声发射检测 （简称AE）

2、等。,1.3无损检测目的及应用特点,（1）、无损检测目的 保证产品质量 保障使用安全 改进制造工艺 降低生产成本 (2 )、无损检测应用特点 无损检测要与破坏性检测相配合 正确选用实施无损检测的时机 选用最适当的无损检测方法 综合应用各种无损检测方法,2 射线检测,射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、射线、中子射线三种。其中X射线和射线常应用于锅炉压力容器压力管道焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。 射线检测最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。按照不同特征（例如使用的射线种类、记录的器材、工艺和技术特点等）可将射线检测分为射线照相等多种不

3、同方法。 射线照相法是指X射线或射线穿透试件，以胶片作为记录信息器材的无损检测方法，该方法是应用最广泛的一种最基本的射线检测方法。本节主要介绍射线照相法。,2.1. 射线照相法的原理,X射线和射线通过物质时，其强度逐渐减弱。射线强度的衰减由以下公式表示： 通过物体后的射线强度减弱主要与物质的衰减系数和物体厚度有关。一般认为是由光电效应引起的吸收、康普顿效应引起的散射和电子对效应引起的吸收三种原因造成的。 射线还有一个重要性质，就是能使胶片感光。当X射线或射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜象中心，经过显影和定影后就黑化，接收射线越多的部位黑化程度越高，这个作用叫做射线

4、的照相作用。因为X射线或射线使卤化银感光作用比普通光线小得多，所以必须使用特殊的X射线胶片。这种胶片的两面都涂敷了较厚的乳胶。此外，还使用一种能加强感光作用的增感屏。增感屏通常用铅箔做成。,材料中如有缺陷存在会影响射线的吸收，使透过射线强度发生变化，用胶片可测量出这一变化。如图85所示，厚度为T厘米的物体中有厚度为T厘米的缺陷时，射线穿透无缺陷部位，透过射线强度为J，曝光得到的底片的黑度为D，而射线穿透有缺陷部位，透过射线强度为J+j，曝光得到的底片黑度应为D+D，把曝过光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗和干燥。再将底片放在观片灯上观察，根据底片上的黑度变化所形成的图像，就可判断出有无缺陷，

5、以及缺陷的种类、数量、大小等，这就是射线照相法的原理。,2.2、射线检测设备,射线照相设备可分为：X射线探伤机；射线探伤机；高能射线探伤设备三大类。 X射线探伤机管电压在450 kV以下，可分为携带式，移动式两类。最大穿透钢铁厚度可达100 mm。射线探伤机的射线能量取决于放射性同位素的种类，常用源有C060、Irl92、Se75三种，最大穿透钢铁厚度可达200 mm。高能射线探伤设备由电子加速器（包括直线加速器、回旋加速器）产生能量为124 MeV射线。最大穿透钢铁厚度可达500 mm。,2.2、射线检测设备,2.2、射线检测设备,2.2、射线检测设备,2.2、射线检测设备,2.3 射线照相

6、工艺要点,一般把被检的物体安放在离X射线装置或射线装置50 cm到1 m的位置处，把胶片盒紧贴在试样背后，让射线照射适当的时问（几分钟至几十分钟）进行曝光。把曝光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水洗和干燥。将干燥的底片放在观片灯的显示屏上观察，根据片的黑度和图像来判断存在缺陷的种类、大小和数量。随后按通行的标准，对缺陷进行评定和分级。以上就是射线照相探伤的一般步骤。 按射线源、工件和胶片之间的相互位置关系，透照方法分为纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法、双壁单影法和双壁双影法五种，见图86。其中双壁单影法用于小直径的容器或大口径管子焊缝，双壁双影法用于100 mm以下管子对接环焊缝。,图86焊

7、缝透照方式示意图 a）纵缝透照法 b）环缝外透法 c）环缝内透法 d）双壁单影法 e）双壁双影法,(1)照相规范的确定,为得到高灵敏度的底片，照相规范的选择应注意以下几点： a.透照方式的选择： 有外透法、内透法。 外透法的优点是操作比较方便，内透法 的优点是透照厚度差小，在满足透照厚度 比K值的情况下，一次透照长度较大。 b. K值控制 透照厚度比K的含义见图88， 由图中关系可知射线源到胶片的距离F愈大 ，射线源尺寸越小，工作表面到胶片的距离）越小，半影越小，也就是说工件越薄，胶片贴得越紧，清晰度越好。标准规定，纵缝的K值不得大于1.03，环缝的K值不得大于1.1。限制透照厚度比，也就间接

8、控制了横向裂纹检出角口，使之不致过大。过大的角度有可能导致横向裂纹漏检。采用源在中心的内透法，是最佳透照方式。,c.透照距离的选择 在选择透照距离时，应将焦距选得大一些。但是由于射线的强度工与焦距F的平方成反比，所以不能把焦距选得过大，不然透照时，射线强度将不够。 d.曝光量的选择 曝光量E为射线强度j与曝光时间t的乘积，即E=jt。曝光量的大小要能保证足够的底片黑度。如果管电压偏高，那么小的曝光量也能使底片达到规定黑度，但这样的底片灵敏度不够好。所以，一般情况下X射线照相的曝光量选择15 mA.min以上。 e.胶片、增感屏的选择与底片黑度控制 通常照相时是将厚度为0.030.2 mm的铅箔

9、增感屏与非增感型胶片一起使用。底片黑度D一般规定为2.04.0的范围内，黑度大于4.0观片灯有时就不容易看清了，所以底片黑度不宜太大。,(2)象质计（透度计）的应用 为了评定底片的灵敏度，需要采用象质计，象质计是用来检查透照技术和胶片处理质量的。衡量该质量的数值是象质指数，它等于底片上能识别出的最细钢丝的线编号。用底片上必须显示的最小钢丝直径与相应的象质指数来表示照相的灵敏度。所谓射线照相的灵敏度是射线照相能发现最小缺陷的能力。射线照相灵敏度分为绝对灵敏度和相对灵敏度。绝对灵敏度是指射线透照某工件时能发现最小缺陷的尺寸，射线照相的相对灵敏度K用透照方向上所能发现缺陷的最小厚度尺寸D与该处的穿透

10、厚度d的百分比表示，即 目前标准规定的象质指数，换算成相对灵敏度，其值大约在1%2%之间。,江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作,2.4、底片评定,评片工作一般包括下面的内容： 1）评定底片本身质量的合格性； 2）正确识别底片上的影像； 3）依据从底片上得到的工件信息，按照 验收标准或技术条件对工件质量作出 评定； 4）记录和资料。,江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作,底片质量要求, 灵敏度：从定量方面而言，是指在射线底片可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸；从定性方面而言，是指发现和识别细小影像的难易程度。在射线底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小尺寸，称为绝对灵敏度，此最小缺陷尺

11、寸与透照厚度的百分比称为相对灵敏度。用人工孔槽，金属丝尺寸（像质计）作为底片影像质量的监测工具而得到的灵敏度又称为像质计灵敏度。 要求：底片上可识别的像质计影像、型号、规格 、摆放位置，可观察的像质丝号是否达到标准规定要求等，满足标准规定为合格。,江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作, 黑度： 为保证底片具有足够的对比度，黑度不能太小，但因受到观片灯亮度的限制，底片黑度不能过大。根据JB4730标准规定，国内观片灯亮度必须满足评片要求。 底片黑度测定要求：按标准规定，其下限黑度是指底片两端搭接标记处的焊缝余高中心位置的黑度，其上限黑度是指底片中部焊缝两侧热影响区（母材）位置的黑度。只有当有效

12、评定区内各点的黑度均在规定的范围内方为合格。（底片黑度有一定的范围，才有可能成为影像）,江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作,底片评定范围内的黑度应符合下列规定：,A级：1.5D4.0； AB级 2.0D4.0； B级：2.3D4.0； 透照小径管或其它截面厚度变化大的工件时，经合同各方同意，AB级最低黑度可降低至1.5，B级最低黑度可降低至2.0。 采用多胶片技术时，单片观察时单片的黑度应符合以上要求，A级允许以双片叠加观察,双片迭加观察时单片黑度应不低于1.3。对评定范围内黑度D4.0的底片，如有计量检定报告证明所用观片灯的亮度能满足要求，并经合同各方同意，允许进行评定。,江苏省锅炉压力

13、容器安全检测中心所 制作, 标记： 底片上标记的种类和数量应符合有关标准和工艺规定，标记影像应显示完整、位置正确。常用标记分为识别标记：如产品编号、焊接接头编号、部位编号和透照日期。返修后的返修标记和扩大检测比例的扩大标记；定位标记：如中心定位标记、搭接标记等；上述标记应放置距焊趾不少于5mm。 (搭接标记的检查:纵向和横向焊缝100%透照的底片应检查搭接标记是否符合要求,以防止漏检。有效长度、透照次数是否满足要求。),江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作, 伪缺陷： 因透照操作或暗室操作不当，或由于胶片，增感屏质量不好，在底片上留下的缺陷影像，如划痕、折痕、水迹、斑纹、静电感光、指纹、霉点

14、、药膜脱落、污染等。上述伪缺陷均会影响评片的正确性，造成漏判和误判，所以底片上有效评定区域内不允许存在有干扰缺陷影像识别的伪缺陷影像。,江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作,2.5、射线的安全防护 射线防护，就是在尽可能的条件下采取各种措施，使操作人员和周围其他人员接受的剂量当量不超过限值。 主要的防护措施有以下三种：屏蔽防护、距离防护和时间防护。 屏蔽防护就是在射线源与操作人员及其他邻近人员之间加上有效合理的屏蔽物来降低辐射的方法。如射线探伤机体衬铅，现场使用流动铅房和建立固定曝光室等都是屏蔽防护。 距离防护是用增大射线源距离的办法来防止射线伤害。因为射线强度P与距离R的平方成反比，即在没

15、有屏蔽物或屏蔽物厚度不够时，用增大射线源距离的办法也能达到防护的目的。,2.6.射线检测方法的能力范围和局限性1、能力范围 a） 能检测出焊接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和坡口未熔合等缺陷； b） 能检测出铸件中存在的缩孔、夹杂、气孔和疏松等缺陷； c） 能确定缺陷平面投影的位置、大小以及缺陷的性质； d） 射线检测的穿透厚度，主要由射线能量确定。2 、局限性 a） 较难检测出厚锻件、管材和棒材中存在的缺陷； b） 较难检测出T型焊接接头和堆焊层中存在的缺陷； c） 较难检测出焊缝中存在的细小裂纹和层间未熔合； d） 当被检设备直径较大采用r射线源进行中心曝光法时较难检测出焊缝中存在的

16、面状缺陷； e） 较难检测出缺陷的自身高度和确定其深度位置,3 超 声 检 测,超波检测主要用于探测试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。所谓超声波是指超过人耳听觉，频率大于20 kHz的声波。用于检测的超声波，频率为0.425 MHz，其中用得最多的是15 MHz。超声波探伤方法很多，通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。目前用得最多的是脉冲反射法。超声信号显示方面，目前用得最多而且较为成熟的是A型显示。下面主要叙述A型显示脉冲反射超声探伤法。,江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作,3.1 超声波的发生及其性质 超声波的发生和接收 声波是一种机械波，机械波是由机械振动产生的。工业探伤用的高频超声波，是通过压电换能器产生的。压电材料可以将电振动转换成机械振动，也能将机械振动转换成电振动。 通常在超声波探伤中只使用一个晶片，这个晶片既作发射又作接收。,江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作,江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作,超声波的种类,超声