[最新版]压力容器的无损检测焊接专业毕业设计论文(3)

第2章 压力容器原材料的无损检测

为了确保特种设备的安全质量，从特种设备使用的原材料开始都要采用无损检测来进行严格控制，特种设备使用的主要承受载荷的原材料包括金属板材、管材、锻件、棒材、铸件和钢丝绳等，根据这些材料制造工艺和几何形状的不同，也需要采用不同的无损检测技术。

2.1 压力容器金属板材的无损检测

特种设备用金属板材一般包括钢板、不锈钢钢板、双相钢钢板、铝及铝合金板材、钛及钛合金板材等，主要用于承压类特种设备的筒体和封头的制造，其中对压力容器钢板的质量要求最为严格。所有的压力容器制造规范或标准均规定，在特种设备处于腐蚀、高压等较苛刻的工作条件下，压力容器用金属板材必须逐张进行超声波检测。此超声波检测所用的探头为单晶或双晶直探头，主要用于检测金属板材的冶炼和轧制过程中产生的白点、裂纹和分层等缺陷[6]。

2.2 压力容器管材的无损检测

特种设备用管材包括无缝钢管、焊接钢管、铜及铜合金管、铝及铝合金管、钛及钛合金管等，主要用于锅炉、换热器和压力管道的制造。

无缝钢管采用液浸法或接触法超声波检测主要来发现纵向缺陷。液浸法检测使用线聚焦或点聚焦探头，接触法检测使用与钢管表面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头[7]。

所有类型的金属管材都可以采用涡流检测的方法来发现它们的表面和近表面缺陷[8]。铁磁性钢管一般采用外穿过式线圈或放置式线圈进行检测，对于非铁磁性材料，由于管材的口径较小，一般采用外穿过式线圈进行检测。

2.3 压力容器钢锻件的无损检测

特种设备中锅炉和压力容器使用的钢锻件主要包括接管、法兰、凸缘、管板和圆筒等，大型游乐设施使用的锻件主要为大轴。通常采用超声波检测方法来发现这些锻件中的危害性气孔、疏松、偏析、夹杂等冶金缺陷。一般采用纵波直探头对加工过程中的实心锻件进行检测，采用横波斜探头对内外经之比小于80%的环行或筒形锻件进行周向检测。

2.4 压力容器钢棒材的无损检测

钢棒材主要用于锻件和螺栓的制造。对于直径大于50 mm的钢螺栓件需要采用超声检测以发现螺栓杆内存在的气孔、疏松、偏析、夹杂

等冶金缺陷。超声检测采用单晶直探头或双晶直探头纵波检测的方法。

2.5 压力容器铸件的无损检测

常用的特种设备铸铁件为造纸用烘缸、铸铁锅炉炉片、压力管道元件和阀门等，为了检查铸件的铸造质量和铸造工艺，通常采用射线检测来发现铸件内的气孔缺陷。

2.6 本章小结

本章针对压力容器原材料的具体缺陷阐述了对应的无损检测方法。压力容器用板材、管材、棒材因形状和受力不同具有不同的检测要求和检测方法。压力容器用锻件和铸件其成型方式，因而采用不同的手段检测特定的缺陷。

第3章 压力容器管座角焊缝无损检测

针对目前管座角焊缝检测存在的不足。本章对管座角焊缝表面质量及内部质量进行无损检测时适用的各种方法进行分析，指出合理选用检测方法的重要性。

3.1 检验方位与时机的选取

对管座角焊缝按要求进行一定比例的无损检测的时机分制造检验和在用检测两种。选择检验部位时通常做法是基于如下几方面因素的综合考虑，即：宏观检查的初步结果；设备制造的技术要求；设备投入运行以及运行期间的运行状况对部件安全的影响；以前检查多次发现缺陷的部位；等等。这种选取检验部位的方法存在的最大问题就是：只有当部件中的缺陷发展到一定程度从而存在宏观表征到管座角焊缝才可能被选中以做进一步的检验，缺陷已初步形成而未有宏观表征但可能在运行期间扩展引起事故的管座角焊缝很可能漏检。为解决这一问题，将无损检测的多种方法引入管座角焊缝的检验[9]。

检验时机通常是在所有拼接焊缝在成型后一次在探伤室完成，集中返修。可以降低吊装、转运的成本，提高生产效率。

3.2 管座角焊缝表面质量检测

对管座角焊缝表面缺陷进行检测主要采用的方法有渗透探伤和磁粉探伤两种。磁粉探伤时，为了排除伪缺陷的干扰，保证探伤仪与工件表面的良好接触，探测前应磨掉角焊缝及其边缘的氧化皮、油漆、锈蚀等直至出现金属光泽，并将咬边等表面宏观缺陷修磨干净(渗透探伤对角焊缝表面质量的要求基本相同)。检测设备应使用电磁轭，采用连续法和使用反差较高的磁悬液，条件允许时，应优先选用荧光磁粉。检测过程中，为了保证能够检出所有的横向缺陷和纵向缺陷，同一部位应在三个方向交叉检测，即：分60度对角焊缝探测3次以上。如果是制造检验，还应该在设备内表面进行磁粉检测。渗透探伤应选用灵敏度高的渗透剂，条件允许时，应优先选用溶剂去除型荧光法。两种方法必须按JBT《承压设备无损检测》标准使用灵敏度试片或试块，以保证检测的灵敏度。

锅炉和压力容器熔化焊角焊缝所连接的材料很多时候为异种钢材，由于材料成份相差较大，特别是当Cr与Mo元素含量相差较大时，磁粉探伤过程中磁痕往往易偏向显示于某一侧的熔合线上。此时，可应用渗透探伤对熔合线上磁痕的真伪进行辨别。如渗透探伤没有显示，则可以排除缺陷的存在[10]。如果渗透探伤仍有缺陷显示，则需进一步以超声

波或射线探伤方法予以确认。

3.3 管座角焊缝内部质量检测

3.3.1 接管外径大于或等于108mm的管座角焊缝检测

对于接管外径大于或等于108mm的管座角焊缝进行射线探伤，主要目的是为了检测出角焊缝中是否存在坡口未熔合、根部未焊透等缺陷。射线探伤时，由于焊缝长度、宽度范围内透照厚度变化较大，必须采取特殊的透照工艺进行补偿，其要点如下：

1贴片时，胶片要弯过来，尽量使大部分长度贴紧焊缝，以使几何不清晰度在整个胶片面积上获得最小值。

2对焊缝长度和宽度范围内的厚度变化设法进行补偿，以增大厚度宽度。为了保证底片在过渡区有足够的宽度，在保证穿透力的前提下，选择能量较低的X射线，像质计置于胶片侧并做对比试验。

3焊缝宽度两侧的厚度变化，会使底片黑度不能保持在标准规定的范围内，应从不同透照方向增拍片子。

4为了保证坡口未熔合、根部未焊透等缺陷的最佳检出效果，在探伤前，并有针对性地选择透照方向，如图3-1所示。

a b

c

1方向检验是否焊透；2方向检验是否熔合；3方向检验根部是否熔合

图3-1 透照方向的选取

5为使缺陷位置在底片上易于判断，透照时应在焊缝被检区两侧附加铅字识别标记。评定底片时要注意影像畸变、位移对缺陷显示的影响。

有关管座角焊缝射线透照方法与验收条件应符合JBT标准的相关

内容。

锅炉中接管外径大于或等于108mm的管座角焊缝进行超声波探伤通常可参考JBT 4730—2005《承压设备无损检测》的有关规定，共有5种探测方式，可根据工件的实际状况选择其中一种或几种方式组合实施检测，如图3.2、图3.3所示。

图3.2 插入式管座角焊缝检测

图3.3 安放式管座角焊缝检测

因为管座角焊缝中，危害最大的缺陷是未熔合和裂纹等纵向(焊缝方向)缺陷，因此一般以直探头检测为主，直探头检测不到的区域，采用斜探头检测,检测时必须充分考虑角焊缝中可能存在的各类缺陷。

经检验，管座角焊缝焊接符合JBT标准中所规定的合格标准，检验结果无缺陷，合格。

3.3.2 接管外径小于108mm的管座角焊缝检测

由于管径小、探伤面曲率大、容易造成声束扩散使得灵敏度降低；管壁薄、声程短、近场干扰大为保证尽可能大的扫查范围，要使用的探头折射角大，从而容易产生表面波和幻象波。这些因素的存在，接管外径小于108mm的管座角焊缝的超声波探伤一直是检测的难点。但是，只要合理选择探头和耦合方式，对于接管外径不大于108mm的管座角

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