Сосуды высокого давления, такие как стальные трубы для котлов и их компоненты, часто имеют труднообнаружимые дефекты, такие как несплавления, непровары, шлаковые включения, поры, трещины и т. д. в сварных швах. Невозможно провести разрушающий контроль каждого котла или сосуда высокого давления, чтобы определить местоположение, размер и характер этих дефектов. Поэтому необходимо использовать методы неразрушающего контроля. То есть, без разрушения конструкции, физические методы позволяют контролировать и измерять изменения физических величин детали или конструкции, чтобы сделать выводы о внутренней организации и дефектах детали или конструкции.
Оборудование для неразрушающего контроля стальных труб
Целью неразрушающего контроля является:
(1) Улучшить производственный процесс и обеспечить качество продукции.
(2) В процессе производства продукции дефекты могут быть обнаружены заранее, что позволяет избежать брака продукции, тем самым экономя время и затраты, а также снижая стоимость производства продукции.
(3) Повышение надежности продукции, обеспечение безопасности продукции и предотвращение несчастных случаев. Применять неразрушающий контроль ко всем аспектам проектирования, производства, монтажа, эксплуатации и обслуживания продукции; посредством серии испытаний определить качество конструкции, сырья, производственного процесса и эксплуатации, а также выявить факторы, которые могут привести к повреждению, и затем устранить их для повышения надежности продукции.
К широко используемым методам неразрушающего контроля относятся радиографический, ультразвуковой, магнитопорошковый, капиллярный и вихретоковый контроль. Кроме того, существуют методы течеискания, акустико-эмиссионный контроль, стресс-тестирование, визуальный осмотр и т. д.
Радиографическое исследование
Метод использования способности излучения проникать в металл и другие материалы для проверки качества сварных швов называется радиографическим контролем. Основой радиографического контроля является принцип проецирования. При прохождении излучения через металл шва, при наличии в металле шва дефектов (таких как трещины, шлаковые включения, поры, непровары и т. д.), излучение затухает по-разному в металле и дефекте, и чувствительность на пленке также различается. Излучение быстро затухает в металле и медленно в дефекте. Таким образом, размер, форма и положение дефектов в сварном шве могут быть определены с помощью радиографического контроля. Поскольку радиографическая дефектоскопия основана на принципе проецирования, этот метод более чувствителен к объемным дефектам (таким как шлаковые включения). И поскольку этот метод можно записать и сохранить, котлы моей страны больше доверяют этому методу. Нормативы по котлам моей страны предусматривают, что продольные кольцевые сварные швы барабанов котлов, продольные швы коллекторов и соединительные швы днищ с номинальным давлением пара, превышающим или равным 0,1 МПа и меньшим, чем 3,8 МПа, должны подвергаться 100% радиографической дефектоскопии; котлы с номинальным давлением пара, превышающим или равным 3,8 МПа, должны подвергаться 100% ультразвуковой дефектоскопии и не менее 25% радиографической дефектоскопии.
Оборудование неразрушающего контроля стальных труб
Ультразвуковая дефектоскопия – это метод неразрушающего контроля, основанный на отражательных характеристиках звуковых волн при их распространении в среде и на границах раздела сред. Поскольку упругость газовых, жидких и твердых сред сильно различается, влияние на распространение ультразвуковых волн различно, поэтому на неоднородных границах раздела будут происходить отражение, преломление и преобразование формы волны. При распространении ультразвуковых волн в сварном шве, если в нем есть дефекты, граница раздела, встречающаяся с дефектом, отражается и принимается преобразователем, формируя форму волны на экране, что позволяет оценить характер, местоположение и размер дефекта. Традиционные ультразвуковые дефектоскопы не позволяют регистрировать и сохранять результаты дефектоскопии, а оценка дефектов слишком зависит от человеческого фактора. Поэтому в настоящее время в моей стране в котлах низкого давления применяется радиографическая дефектоскопия. Ультразвуковая дефектоскопия более чувствительна к площадным дефектам (таким как трещины, непровары и т. д.). Поэтому ультразвуковая дефектоскопия имеет больше преимуществ, чем радиографическая дефектоскопия в более толстых листах. После того, как ультразвуковой дефектоскоп сможет регистрировать и сохранять результаты, сфера применения ультразвуковой дефектоскопии еще больше расширится.
Магнитопорошковая дефектоскопия
Магнитопорошковая дефектоскопия использует магнитное поле рассеяния, образующееся на дефекте, для притяжения магнитного порошка для выявления дефектов, которые трудно заметить невооруженным глазом. Магнитопорошковая дефектоскопия сначала наносит внешнее магнитное поле на контролируемый сварной шов для намагничивания. После намагничивания сварного шва мелкодисперсный магнитный порошок (средний размер частиц магнитного порошка составляет от 5 до 10 мкм) равномерно распыляется на поверхность сварного шва. Если вблизи поверхности контролируемого сварного шва нет дефектов, его можно рассматривать как однородное тело без изменения магнитной проницаемости после намагничивания, и магнитный порошок также равномерно распределен по поверхности сварного шва. Если вблизи поверхности сварного шва есть дефекты (трещины, поры, неметаллические шлаковые включения), то они содержат воздух или неметалл, и их магнитная проницаемость значительно ниже, чем у металла шва. Из-за изменения магнитного сопротивления на дефектах на поверхности или вблизи поверхности сварного шва возникает магнитное поле рассеяния, образуя небольшой магнитный полюс. Магнитный порошок будет притягиваться малым магнитным полюсом, и дефект будет отображаться из-за накопления большего количества магнитного порошка, образуя дефектный рисунок, который можно увидеть невооруженным глазом. Поверхностные или околоповерхностные дефекты сварного шва генерируют магнитные поля рассеяния из-за их низкой магнитной проницаемости. Когда напряженность магнитного поля рассеяния достигает уровня, который может поглотить магнитный порошок, можно наблюдать поверхностные или околоповерхностные дефекты сварного шва. Чем больше напряженность приложенного магнитного поля, тем больше напряженность образующегося магнитного поля рассеяния и тем выше чувствительность магнитопорошкового контроля. Магнитопорошковый контроль позволяет легко обнаруживать поверхностные или околоповерхностные дефекты, особенно трещины, но степень появления дефекта связана с относительным положением дефекта относительно линии магнитного поля. Когда дефект перпендикулярен линии магнитного поля, он наиболее заметен, а когда он параллелен линии магнитного поля, его сложно обнаружить. Магнитопорошковый контроль широко применяется при изготовлении, монтаже и инспекции сосудов высокого давления котлов, особенно при инспекции сферических резервуаров. Это незаменимый метод контроля.
Проникающая дефектоскопия
Капиллярный контроль - это метод проверки поверхностных или приповерхностных дефектов сварных швов. Этот метод не ограничивается магнетизмом материала и может использоваться для различных металлических и неметаллических материалов, магнитных и немагнитных материалов. Капиллярный контроль основан на смачивающей способности жидкостей к твердым телам и капиллярных явлениях в физике. При проведении капиллярного контроля поверхность сварного шва, подлежащего проверке, сначала окунают в пенетрант с высокой проникающей способностью. Благодаря смачивающей способности и капиллярным явлениям жидкости, пенетрант проникает в дефекты на поверхности сварного шва, а затем пенетрант на внешней поверхности сварного шва очищают, а затем наносят слой белого проявителя с сильным сродством и адсорбцией, чтобы поглотить пенетрант, проникший в трещины на поверхности сварного шва, и на белом покрытии отображается четкий рисунок, отражающий форму и положение дефекта. В зависимости от способа отображения дефектов контроль проникающими веществами можно разделить на методы цветного отображения и флуоресцентные методы.
Метод цветной дефектоскопии
Использует краситель для выявления дефектов. Растворённый в пенетранте краситель должен иметь яркий и видимый цвет. Флуоресцентный метод дефектоскопии использует люминесценцию флуоресцентных веществ для выявления дефектов. При дефектоскопии флуоресцентное вещество, адсорбированное в дефекте, облучается ультрафиолетовым излучением и, поглощая световую энергию, переходит в возбуждённое состояние, переходя в нестабильное состояние. Из этого нестабильного состояния оно неизбежно возвращается в стабильное, уменьшая потенциальную энергию и испуская фотоны, то есть флуоресцируя.
Дефектоскопия вихревых токов
Это метод дефектоскопии деталей, при котором возбуждающая катушка создает вихревые токи в проводящей детали и измеряет изменение вихревого тока контролируемого объекта через детекторную катушку. Катушки обнаружения вихретоковой дефектоскопии можно разделить на три типа в зависимости от их формы: проходные, зондовые и вставные. Проходные используются для обнаружения проводов, стержней и труб, а их внутренний диаметр идеально подходит для круглых стержней и труб. Зондовые катушки размещаются на поверхности детали для локального обнаружения. Вставные катушки также называются внутренними датчиками и размещаются внутри труб и отверстий для обнаружения внутренних дефектов.
Оборудование для неразрушающего контроля комплектующих для сосудов высокого давления
Метод вихретокового контроля подходит для деталей, изготовленных из проводящих материалов, таких как сталь, цветные металлы и графит, но не подходит для непроводящих материалов, таких как стекло и синтетическая смола.
Его преимущества:
(1) Поскольку результаты испытаний могут быть напрямую выведены в виде электрических сигналов, можно проводить автоматическое тестирование.
(2) Поскольку используется бесконтактный метод (зонд не контактирует напрямую с проверяемой деталью), скорость обнаружения может быть очень высокой.
(3) Подходит для обнаружения поверхностных или околоповерхностных дефектов.
(4) Он имеет широкий спектр применения. Помимо обнаружения дефектов, он также может обнаруживать изменения в материале, размерах, форме и т. д.
Акустико-эмиссионный контроль
Метод использования зонда для обнаружения звуковых волн, излучаемых твердым телом вследствие деформации или возникновения и развития трещин под действием внешнего напряжения, для определения местоположения и размера дефекта.
Метод ультразвуковой дефектоскопии
Ультразвуковой сигнал, излучаемый зондом, отражается и принимается после обнаружения дефекта. Роль дефектов в этом процессе заключается лишь в пассивном отражении ультразвукового сигнала, в то время как акустическая эмиссионная дефектоскопия позволяет контролируемому объекту (дефекту) активно участвовать в процессе обнаружения. Акустическая эмиссия возникает только при зарождении и развитии дефектов, поэтому акустическая эмиссионная дефектоскопия является динамическим методом неразрушающего контроля. В зависимости от характеристик излучаемых звуковых волн и внешних условий, вызывающих акустическую эмиссию, можно определить местоположение звука (местоположение дефекта) и микроструктурные характеристики источника акустической эмиссии. Этот метод обнаружения позволяет не только определить текущее состояние дефекта, но и понять процесс его образования и тенденции развития и увеличения в реальных условиях эксплуатации.
Акустико-эмиссионная дефектоскопия подразделяется на одноканальную, двухканальную и многоканальную в зависимости от количества используемых датчиков. Одноканальная дефектоскопия позволяет только обнаружить наличие дефектов в контролируемом объекте, но не определяет их местоположение, в то время как двухканальная дефектоскопия позволяет только осуществлять линейное позиционирование и обычно используется для дефектоскопии сварных швов с известными условиями. Многоканальная дефектоскопия обычно включает 4-, 8-, 16- и 32-канальную акустико-эмиссионную дефектоскопию, которая в основном используется для дефектоскопии крупногабаритных деталей. Она позволяет не только обнаружить наличие источников акустической эмиссии, но и определить их местоположение.
Время публикации: 12 июня 2024 г.