В сосудах под давлением, таких как стальные трубы котлов и компоненты сосудов под давлением, часто встречаются труднообнаружимые дефекты, например, непровар, недостаточное проплавление, шлаковые включения, поры, трещины и т. д. в сварных швах. Проведение разрушающих испытаний каждого котла или сосуда под давлением для определения местоположения, размера и характера этих дефектов невозможно. Поэтому необходимо использовать неразрушающие методы контроля. То есть, без разрушения конструкции, используются физические методы для осмотра и измерения изменений физических параметров заготовки или конструкции, чтобы определить внутреннюю структуру и дефекты заготовки или конструкции.
Оборудование для неразрушающего контроля стальных труб
Цель неразрушающего контроля заключается в следующем:
(1) Улучшить производственный процесс и обеспечить качество продукции.
(2) В процессе производства продукции дефекты можно обнаружить заранее, чтобы избежать брака, тем самым экономя время и средства и снижая себестоимость производства продукции.
(3) Повысить надежность продукции, обеспечить безопасность продукции и предотвратить несчастные случаи. Применять неразрушающий контроль ко всем аспектам проектирования, производства, установки, использования и обслуживания продукции; посредством серии испытаний определить качество конструкции, сырья, производственного процесса и эксплуатации, выявить факторы, которые могут привести к повреждению, и затем устранить их для повышения надежности продукции.
К наиболее распространенным методам неразрушающего контроля относятся рентгенографический контроль, ультразвуковой контроль, магнитопорошковый контроль, капиллярный контроль и вихретоковый контроль. Кроме того, существуют методы обнаружения утечек, акустической эмиссии, испытаний на прочность, визуального осмотра и т.д.
Рентгенологическое исследование
Метод, использующий способность излучения проникать сквозь металл и другие материалы для проверки качества сварных швов, называется радиографическим контролем. Основной принцип радиографического контроля — принцип проекции. Когда излучение проходит через металл сварного шва, при наличии дефектов (таких как трещины, шлаковые включения, поры, неполное проплавление и т. д.) излучение ослабляется по-разному в металле и дефекте, а также различается чувствительность пленки. Излучение быстро ослабляется в металле и медленно в дефекте. Поэтому размер, форма и положение дефектов в сварном шве могут быть определены с помощью радиографического контроля. Поскольку радиографический дефектоскопический метод основан на принципе проекции, он более чувствителен к объемным дефектам (таким как шлаковые включения). Кроме того, поскольку этот метод позволяет регистрировать и сохранять данные, производители котлов высокого давления в нашей стране больше доверяют этому методу. В правилах эксплуатации котлов в моей стране указано, что продольные кольцевые сварные швы барабанов котлов, продольные швы коллекторов и швы головок с номинальным давлением пара от 0,1 МПа до 3,8 МПа должны быть полностью проверены рентгенографическим методом; для котлов с номинальным давлением пара 3,8 МПа необходимо 100% ультразвуковое дефектоскопическое исследование плюс не менее 25% рентгенографическое исследование.
Оборудование для неразрушающего контроля стальных труб
Ультразвуковая дефектоскопия — это метод неразрушающего контроля, использующий характеристики отражения звуковых волн при их распространении в среде и на границах раздела различных сред. Поскольку упругость газов, жидкостей и твердых сред сильно различается, влияние на распространение ультразвуковых волн также различно, поэтому на неоднородных границах раздела происходят отражение, преломление и преобразование формы волны. При распространении ультразвуковых волн в сварном шве, если в нем имеются дефекты, граница раздела, на которой находится дефект, отражается и принимается зондом, формируя волновой сигнал на экране, что позволяет определить характер, местоположение и размер дефекта. Традиционная ультразвуковая дефектоскопия не позволяет записывать и сохранять результаты, а оценка дефектов слишком сильно зависит от человеческого фактора. Поэтому в настоящее время в нашей стране для дефектоскопии котлов низкого давления используется рентгенографическая дефектоскопия. Ультразвуковая дефектоскопия более чувствительна к поверхностным дефектам (таким как трещины, неполное проплавление и т. д.). Следовательно, ультразвуковая дефектоскопия имеет больше преимуществ перед рентгенографической дефектоскопией в более толстых пластинах. Как только ультразвуковой дефектоскоп сможет записывать и сохранять результаты, область его применения значительно расширится.
Магнитопорошковая дефектоскопия
Метод магнитопорошковой дефектоскопии использует магнитное поле утечки, образующееся в месте дефекта, для притяжения магнитного порошка, что позволяет выявлять дефекты, трудноразличимые невооруженным глазом. Сначала к сварному шву, подлежащему проверке на намагниченность, прикладывается внешнее магнитное поле. После намагничивания сварного шва на его поверхность равномерно распыляется мелкий магнитный порошок (средний размер частиц составляет от 5 до 10 мкм). Если вблизи поверхности сварного шва нет дефектов, его можно считать однородным телом без изменения магнитной проницаемости после намагничивания, а магнитный порошок также равномерно распределен по поверхности. При наличии дефектов вблизи поверхности сварного шва (трещины, поры, включения неметаллического шлака) они содержат воздух или неметаллы, и их магнитная проницаемость значительно ниже, чем у металла сварного шва. Из-за изменения магнитного сопротивления в дефектах на поверхности или вблизи поверхности сварного шва генерируется магнитное поле рассеяния, образуя небольшой магнитный полюс. Магнитный порошок притягивается этим полюсом, и дефект проявляется из-за накопления большего количества магнитного порошка, образуя видимый невооруженным глазом рисунок дефектов. Поверхностные или приповерхностные дефекты сварного шва генерируют магнитные поля рассеяния из-за своей низкой магнитной проницаемости. Когда интенсивность магнитного поля рассеяния достигает уровня, способного поглощать магнитный порошок, поверхностные или приповерхностные дефекты сварного шва становятся видимыми. Чем больше сила приложенного магнитного поля, тем больше интенсивность образующегося магнитного поля рассеяния и тем выше чувствительность магнитопорошкового контроля. Магнитопорошковый контроль позволяет легко обнаруживать поверхностные или приповерхностные дефекты, особенно трещины, но степень выраженности дефекта зависит от его относительного положения относительно линии магнитного поля. Когда дефект перпендикулярен линии магнитного поля, он наиболее отчетливо виден, а когда дефект параллелен линии магнитного поля, его трудно обнаружить. Магнитопорошковый контроль широко используется при производстве, монтаже и инспекции котлов и сосудов под давлением, особенно при инспекции сферических резервуаров. Это незаменимый метод контроля.
Проникающее дефектоскопическое исследование
Капиллярный контроль — это метод проверки поверхностных или приповерхностных дефектов сварных швов. Этот метод не ограничен магнетизмом материала и может применяться для различных металлических и неметаллических материалов, магнитных и немагнитных материалов. Капиллярный контроль основан на способности жидкостей смачивать твердые тела и капиллярных явлениях в физике. При проведении капиллярного контроля поверхность проверяемого сварного шва сначала погружают в проникающую жидкость с высокой проникающей способностью. Благодаря смачивающей способности и капиллярным явлениям жидкости, проникающая жидкость проникает в дефекты на поверхности сварного шва, затем жидкость удаляют с внешней поверхности шва, после чего наносят слой белого проявителя с высокой адсорбционной способностью, который впитывает проникшую в трещины жидкость, и на белом покрытии отображается четкий рисунок, отражающий форму и положение дефекта. В зависимости от способа отображения дефектов, капиллярный контроль можно разделить на методы с цветным отображением и флуоресцентные методы.
Метод обнаружения цветовых дефектов
Для обнаружения дефектов используется краситель. Растворенный в проникающем веществе краситель должен иметь яркий и видимый цвет. Метод флуоресцентного дефектоскопии использует люминесценцию флуоресцентных веществ для обнаружения дефектов. При дефектоскопии флуоресцентное вещество, адсорбированное в дефекте, облучается ультрафиолетовыми лучами и переходит в возбужденное состояние за счет поглощения световой энергии, переходя в нестабильное состояние. Затем оно возвращается из этого нестабильного состояния в стабильное, снижает потенциальную энергию и испускает фотоны, то есть испускает флуоресценцию.
Текущая система обнаружения дефектов Эдди
Это метод дефектоскопии заготовок, использующий возбуждающую катушку для генерации вихревых токов в проводящей заготовке и измерения изменения вихревых токов в проверяемом объекте с помощью детекторной катушки. Детекторные катушки вихретоковой дефектоскопии можно разделить на три типа в зависимости от их формы: сквозные катушки, зондовые катушки и вставные катушки. Сквозные катушки используются для обнаружения проволоки, стержней и труб, и их внутренний диаметр идеально подходит для круглых стержней и труб. Зондовые катушки размещаются на поверхности заготовки для локального обнаружения. Вставные катушки, также называемые внутренними зондами, размещаются внутри труб и отверстий для обнаружения внутренних стенок.
Оборудование для неразрушающего контроля комплектующих сосудов под давлением
Вихретоковый контроль подходит для заготовок, изготовленных из проводящих материалов, таких как сталь, цветные металлы и графит, но не для непроводящих материалов, таких как стекло и синтетическая смола.
Его преимущества заключаются в следующем:
(1) Поскольку результаты испытаний могут быть непосредственно выведены в виде электрических сигналов, можно проводить автоматическое тестирование.
(2) Поскольку используется бесконтактный метод (зонд не контактирует напрямую с тестируемой заготовкой), скорость обнаружения может быть очень высокой.
(3) Подходит для обнаружения дефектов поверхности или приповерхностного слоя.
(4) Он имеет широкий спектр применения. Помимо обнаружения дефектов, он также может обнаруживать изменения материала, размера, формы и т. д.
Акустическое эмиссионное тестирование
Метод использования зонда для обнаружения звуковых волн, излучаемых твердым телом в результате деформации или образования и развития трещин под действием внешнего напряжения, с целью 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 эмиссия позволяет объекту исследования (дефекту) активно участвовать в процессе обнаружения. Акустическая эмиссия происходит только при образовании и развитии дефектов, поэтому акустическая эмиссия является динамическим неразрушающим методом контроля. На основе характеристик излучаемых звуковых волн и внешних условий, вызывающих акустическую эмиссию, можно определить местоположение источника звука (местоположение дефекта) и микроструктурные характеристики источника акустической эмиссии. Этот метод обнаружения позволяет не только понять текущее состояние дефекта, но и понять процесс его образования, а также тенденции развития и увеличения в условиях реальной эксплуатации.
Акустическая эмиссионная дефектоскопия подразделяется на одноканальную, двухканальную и многоканальную в зависимости от количества детекторных зондов. Одноканальная дефектоскопия позволяет только обнаруживать дефекты в исследуемом объекте, но не определяет их местоположение, в то время как двухканальная дефектоскопия обеспечивает только линейное позиционирование и обычно используется для проверки сварных швов с известными характеристиками. Многоканальная дефектоскопия обычно включает 4, 8, 16 и 32 канала акустической эмиссии и в основном используется для акустической эмиссионной дефектоскопии крупных компонентов. Она позволяет не только обнаруживать наличие источников акустической эмиссии, но и определять их местоположение.
Дата публикации: 12 июня 2024 г.