生产技术辅导：特种设备检测技术
编辑整理：中国注册安全工程师考试网 文章日期：2007-11-28 8:50:52 打印
| 特种设备检测技术 【考试大纲要求】： 熟悉进行特种设备安全检验的各类检测技术、检测方法和检测目的。 【教材内容】： P109 四、特种设备检测技术 特种设备的种类、结构、类型繁多，其设计参数和使用条件各不相同，承压设备所盛装的介质可能具有不同程度的腐蚀或磨损的性质，因此，对它们进行检验时，必须采用各种不同的检验方法，才能对特种设备的安全使用性能作出全面、正确的评价。 (一)宏观检查 直观检查和量具检查通常称为宏观检查。宏观检查是对在用承压类特种设备进行内、外部检验常用的检验方法。宏观检查的方法简单易行，可以直接发现和检验容器内、外表面比较明显的缺陷，为进一步利用其他方法作详细的检验提供线索和依据。 1．直观检查 直观检查是承压类特种设备最基本的检验方法，通常在采用其他检验方法之前进行，是进一步检验的基础。它主要是凭借检验人员的感觉器官，对容器的内、外表面进行检查，以判别其是否有缺陷。 1)检查内容 直观检查，要求检查容器的本体和受压元件的结构是否合理，承压类特种设备的连接部位、焊缝、胀口、衬里等部位是否存在渗漏，承压类特种设备表面是否存在腐蚀的深坑或斑点、明显的裂纹、重皮折叠、磨损的沟槽、凹陷、鼓包等局部变形和过热的痕迹，焊缝是否有表面气孔、弧坑、咬边等缺陷，容器内、外壁的防腐层、保温层、耐火隔热层或衬里等是否完好等。 2)检查工具 用于直观检查的检查工具有手电筒、5—10倍放大镜、反光镜、内窥镜、约0.5 kg的尖头手锤等。 3)检查方法 (1)通常采用肉眼检查。肉眼能够迅速扫视大面积范围，并且能够察觉细微的颜色和结构的变化。 (2)当被检查的部位比较狭窄(例如长度较长的管壳式容器，以及气瓶等)，无法直接观察时，可以利用反光镜或内窥镜伸入容器内进行检查。 (3)当怀疑设备表面有裂纹时，可用砂布将被检部位打磨干净，然后用浓度为10％的硝酸酒精溶液将其浸湿，擦净后用放大镜观察。 (4)对具有手孔或较大接管而人又无法进到内部用肉眼检查的小型设备，可将手从手孔或接管口伸入，触摸内表面，检查内壁是否光滑，有无凹坑、鼓包。 (5)用约0．5 kg的尖头手锤进行锤击检查是过去检查锅炉、压力容器的一种常用的方法。当容器表面有防腐层、保温层、耐火隔热层、衬里或夹套等妨碍检查时，如果需要应部分或全部拆除再进行直观检查。直观检查时，往往会在容器表面发现各种形态的缺陷，检验人员应予以综合判断，并分别予以适当的处置。 2.量具检查 采用简单的工具和量具对直观检查所发现的缺陷进行测量，以确定缺陷的严重程度，是直观检查的补充手段。 1)检查内容 用量具检查主要是检查设备表面腐蚀的面积和深度，变形程度，沟槽和裂纹的长度，以及设备本体和受压元件的结构尺寸(如容器的平直度、管板的不平度等)是否符合要求等。 2)检查工具。主要有直尺、样板、游标卡尺、塞尺等。 3)检查方法 (1)用拉线或量具检查设备的结构尺寸。例如：用钢卷尺围出筒体的周长，用计算圆周长的公式和筒体的实际壁厚值算出筒体的平均内直径，以求得筒体的内径偏差；测量筒体同一断面的不圆度等。 (2)用平直尺紧靠设备、管板等的表面，用游标卡尺或塞尺检查设备的平直度，腐蚀、磨损、鼓包的深度(高度)，管板的不平度等。 (3)用预先按受压元件的某部分做成的样板紧靠其表面，检查它们的形状、尺寸是否符合设计要求(例如角焊缝的焊脚高度、封头的曲率尺寸等)，或测量其变形、腐蚀的程度。 (4)在器壁发生均匀腐蚀、片状腐蚀或密集斑点腐蚀的部位，目前通常采用超声波测厚仪测量容器的剩余壁厚。 (二)无损检测 在承压类特种设备构件的内部，常常存在着不易发现的缺陷；如焊缝中的未熔合、未焊透、夹渣、气孔、裂纹等。要想知道这些缺陷的位置、大小、性质，对每一台设备进行破坏性检查是不可能的，为此出现了无损探伤法，它是在不损伤被检工件的情况下，利用材料和材料中缺陷所具有的物理特性探查其内部是否存在缺陷的方法。应用无损检测技术通常是为了达到4个目的：保证产品质量、保障安全使用、改进制造工艺、降低生产成本。 1．射线检测 (1)射线检测原理。射线照射在工件上，透射后的射线强度根据物质的种类、厚度和密度而变化，利用射线的照相作用、荧光作用等特性，将这个变化记录在胶片上，经显影后形成底片的黑度变化，根据底片黑度的变化可了解工件内部结构状态，达到检查出缺陷的目的。 (2)射线检测的特点。可以获得缺陷直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也较准确；检测结果有直接记录，可以长期保存；对体积型缺陷(气孔、夹渣类)检出率高，对面积性缺陷(裂纹、未熔合类)如果照相角度不适当容易漏检；适宜检验厚度较薄的工件，不适宜检验较厚的工件；适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝以及板材、棒材和锻件等；对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸(高度)的确定较困难；检测成本高、速度慢；射线对人体有害。 (3)射线的安全防护。射线的安全防护主要是采用时间防护、距离防护和屏蔽防护三大技术。 时间防护，即尽量缩短人体与射线接触的时间。如果到射线源的距离增大2倍，射线的强度会降低3／4。利用这一原理，可以采用机械手、远距射线源操作等方法进行距离防护。还可在人体与射线源之间隔上一层屏蔽物，以阻挡射线，即进行屏蔽防护。 2．超声波检测 (1)超声波检测原理。超声波是一种超出人听觉范围的高频率机械振动波。超声波可以分为纵波、横波、表面波等多种波型。当介质中质点的位移与波传播的方向一致时为纵波；质点的位移与波传播的方向垂直时为横波；而表面波只能在工件表面传播。在固体中，各类声波都可以传播；在液体和气体中，只有纵波才可以传播。超声波在同一均匀介质中传播时速度不变，传播方向也不变，如果传播过程中遇到另一种介质，就会发生反射、折射或绕射的现象。制造容器使用的钢材可视为均匀介质，如果内部存在缺陷，则缺陷会使超声波产生反射现象，根据反射波幅的大小、方位，就能判定和测出缺陷的存在。 (2)超声波检测特点。超声波检测对面积性缺陷的检出率较高，而对体积型缺陷检出率较低；适宜检验厚度较大的工件；适用于检测各种试件，包括检测对接焊缝、角焊缝，板材、管材、棒材、锻件以及复合材料等；检验成本低、速度快，检测仪器体积小、重量轻，现场使用方便；检测结果无直接见证记录；对缺陷在工件厚度方向上定位较准确；材质、晶粒度对检测有影响。 3.磁粉检测 (1)磁粉检测原理。铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍，如果材料中存在不连续，磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。因空气的磁导率远低于零件的磁导率，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再进入工件。这后两部分磁力线形成磁性较强的漏磁场。如果这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积(称这种堆积为磁痕)，从而显示缺陷。当裂纹方向平行于磁力线的传播方向时，磁力线的传播不会受到影响，这时缺陷也不可能检出。 (2)磁粉检测特点。磁粉检测适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料；可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检测内部缺陷；检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷；检测成本很低，速度快；工件的形状和尺寸有时因难以磁化而对探伤有影响。 4．渗透检测 (1)渗透检测原理。渗透检测的原理是零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定的时间，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中；除去零件表面多余渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液渗到显像剂中，在一定的光源下，缺陷中的渗透液痕迹被显示，从而探出缺陷的形貌及分布状态。 (2)渗透检测特点。除了疏松多孔性材料外任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷都可用渗透检测；形状复杂的部件也可用渗透检测，并一次操作就可大致做到全面检测；同时存在几个方向的缺陷时，用一次操作就可完成检测；形状复杂的缺陷也可容易地观察显示的痕迹；不需大型设备，携带式喷灌着色渗透检测不需水、电，十分方便现场检测；试件表面粗糙度对检测结果影响大，探伤结果往往易受操作人员技术水平影响；可以检出表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭口型的表面缺陷无法检出；检测程序多，速度慢，检测灵敏度较磁粉低；材料较贵，成本高，有些材料易燃、有毒。 5．涡流检测 (1)涡流检测原理。在工件中的涡流方向与给试件加交流电磁场的线圈(称为初级线圈或激励线圈)的电流方向相反；而涡流产生的交流磁场又使得激励线圈中的电流增加，假如涡流变化，这个增加的部分(反作用电流)也变化，测定这个变化，可得到工件表面的信息。 (2)涡流检测的特点。检测时与工件不接触，所以检测速度很快，易于实现自动化检测；涡流检测不仅可以探伤，而且可以揭示工件尺寸变化和材料特性，例如电导率和磁导率的变化，利用这个特点可综合评价容器消除应力热处理的效果，检测材料的质量以及测量尺寸；受集肤效应的限制，很难发现工件深处的缺陷；缺陷的类型、位置、形状不易估计，需辅以其他无损检测的方法来进行缺陷的定位和定性；不能用于绝缘材料的检测。 6.声发射探伤法 （1）声发射探伤法原理。声发射技术是根据容器受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。 （2）声发射探伤特点。它与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于声发射技术是一种动态无损检测方法。它能连续监视容器内部缺陷发展的全过程。 7.磁记忆检测 磁记忆检测原理是处于地磁环境下的铁制工件受工作载荷的作用，其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向的和不可逆转的重新取向，并在应力与变形集中区形成最大的漏磁场的变化。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后继续保留。从而通过漏磁场法向分量的测定，可以准确地推断工件的应力集中区。 |
