壓力容器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、壓力容器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書郭玉波 編洛 陽(yáng) 理 工 學(xué) 院2013年04月學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則一、 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師抽查合格后方能開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。未達(dá)到預(yù)習(xí)要求的學(xué)生應(yīng)重新預(yù)習(xí)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后方能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)聽(tīng)從教師指導(dǎo)，嚴(yán)格按照儀器設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行操作，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)規(guī)章制度。三、學(xué)生要愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和室內(nèi)其他設(shè)施，節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料，使用前應(yīng)仔細(xì)檢查設(shè)備，準(zhǔn)備好后經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師許可后方可實(shí)驗(yàn)。如遇設(shè)備故障應(yīng)及時(shí)報(bào)告實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，對(duì)丟失或操作不當(dāng)者，要及時(shí)報(bào)告，并按“洛陽(yáng)理工學(xué)院儀器設(shè)備損壞、丟失賠償制度”進(jìn)行處理。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)束

2、后要如實(shí)填寫“實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用記錄本”。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室工作人員檢查儀器設(shè)備、工具材料無(wú)誤后方可離開(kāi)。五、實(shí)驗(yàn)時(shí)不準(zhǔn)大聲喧嘩和打鬧，不準(zhǔn)吸煙和隨地吐痰，不準(zhǔn)亂丟紙屑和雜物，不準(zhǔn)穿拖鞋、背心和褲衩進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，要保持實(shí)驗(yàn)室整潔和肅靜。六、學(xué)生未經(jīng)許可不得動(dòng)用與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的儀器設(shè)備和其他物品，不準(zhǔn)私自攜帶物品出室。七、學(xué)生應(yīng)認(rèn)真按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)教師退回的報(bào)告要認(rèn)真重做。前次實(shí)驗(yàn)報(bào)告不合格或未交者，不準(zhǔn)參加后續(xù)實(shí)驗(yàn)。最后一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)報(bào)告交實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師留存。八、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意安全，防止發(fā)生人身和設(shè)備事故。如發(fā)生事故應(yīng)立即切斷電源，迅速報(bào)告指導(dǎo)教師，并保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)（不得自行處理），待指導(dǎo)教師查明原因后排

3、除故障方可繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。目 錄實(shí)驗(yàn)一： 壓力容器殼體薄膜應(yīng)力的測(cè)量實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)二： 壓力容器超聲波探傷實(shí)驗(yàn)7實(shí)驗(yàn)三：壓力容器磁粉檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)四：壓力容器滲透探傷實(shí)驗(yàn)14實(shí)驗(yàn)一： 壓力容器殼體薄膜應(yīng)力的測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握應(yīng)變電測(cè)法測(cè)定容器應(yīng)力的基本原理和測(cè)試技術(shù)； （2）了解容器應(yīng)變測(cè)量時(shí)的布片原則和測(cè)量方法； （3）測(cè)定內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分布情況； （4）驗(yàn)證薄壁容器應(yīng)力的理論公式； （5）學(xué)會(huì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理和測(cè)量值的誤差分析。 應(yīng)力測(cè)量理論實(shí)驗(yàn)原理測(cè)量出所測(cè)殼體的兩向應(yīng)變 1和2 ，根據(jù)虎克定律求得薄壁殼體的應(yīng)力兩向應(yīng)力 1 和2 。利用金屬絲的電阻隨其變

4、形而變化的電阻應(yīng)變效應(yīng)而工作的。電阻金屬絲的電阻 R為： 當(dāng)電阻絲受到拉伸變形時(shí)，其長(zhǎng)度、截面積、電阻率分布改變了 L、F、，因而電阻值也改變了R。 電阻變化率其中： Ks 電阻絲靈敏系數(shù)，受幾何形狀變形關(guān)系(1+ 2 ) 壓阻系數(shù)的影響。用電阻絲繞制而成的電阻應(yīng)變片，還受到黏結(jié)劑、基底、橫向布置的電阻絲變形等的影響。將之綜合表達(dá)為，電阻應(yīng)變片的電阻變化率與其長(zhǎng)度方向的應(yīng)變有如下關(guān)系： 其中： K電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，一般由制造廠商從產(chǎn)品中按一定比例抽樣，在單向應(yīng)力狀態(tài)下（彈性范圍內(nèi)）從標(biāo)定裝置中由實(shí)驗(yàn)方法得出。在應(yīng)變片包裝上標(biāo)明其平均值及誤差范圍。一般K值范圍在 1.73.6之間。 實(shí)驗(yàn)器材

5、 壓力泵， 平蓋壓力容器，YJ-5 型靜態(tài)應(yīng)變儀，YJ22 型靜態(tài)應(yīng)變儀器，YJZ22平衡箱，應(yīng)變片，丙酮，導(dǎo)線，電烙鐵等。 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）連接電源，打開(kāi)應(yīng)變儀預(yù)熱 5分鐘； （2）將平衡箱調(diào)零； （3）給壓力容器加壓至 0.5MPa。穩(wěn)壓20 分鐘，然后測(cè)量各點(diǎn)應(yīng)變值； （4）再給壓力容器加壓至 1MPa。穩(wěn)壓 20 分鐘，然后測(cè)量各點(diǎn)應(yīng)變值； （5）卸壓，關(guān)電源。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 （1）將記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用表列出，按照虎克定律計(jì)算出容器測(cè)試點(diǎn)處的薄膜應(yīng)力，并繪制出被測(cè)容器應(yīng)變片布置圖。 （2）簡(jiǎn)述靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量的基本原理和方法。 （3）根據(jù)應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)測(cè)應(yīng)力，畫出實(shí)測(cè)應(yīng)力分布曲線。 （4

6、）用理論分析計(jì)算與測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比并分析其誤差原因。 6實(shí)驗(yàn)二： 壓力容器超聲波探傷實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖炀氄莆誄TS-9002型超聲波探傷儀使用方法。熟練掌握橫波探測(cè)焊縫缺陷的方法。概要平板對(duì)接焊縫中的缺陷如氣孔、夾渣、未焊透等都呈體積型，有一定的大小。一般說(shuō)來(lái)，從任何方向入射其上的超聲波都有相當(dāng)大的反射，但裂紋、未熔合這類缺陷以其一定的取向，須選擇合適的入射方向。鍋爐、鋼制壓力容器，電廠管道和船舶等對(duì)接焊縫的超聲波探傷，一般應(yīng)用斜探頭發(fā)射的超聲波傾斜入射焊縫，以探測(cè)其內(nèi)部缺陷。 實(shí)驗(yàn)用品儀器：CTS-9002型超聲波探傷儀    

7、0;                1臺(tái)探頭：2.5P 13×13 K1.5-D型斜探頭                  1個(gè)試塊：RB-3型試塊，參比試塊      

8、                    各1塊量具：鋼尺                            

9、0;                           1支試件：雙面焊平板對(duì)接焊縫試件                     

10、;    1塊耦合劑：機(jī)油                                            

11、60;        1杯實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1按深度11調(diào)整掃描速度。2距離波幅曲線的校正。（1）根據(jù)被探工件的最大深度，從距離波幅曲線上查得對(duì)應(yīng)的?3橫孔的dB數(shù)，衰減旋鈕調(diào)至此dB值。（2）探頭壓在RB3試塊上，中間加適當(dāng)?shù)鸟詈蟿?。移?dòng)探頭，找出相應(yīng)深度的孔的最高回波。（3）調(diào)節(jié)增益旋鈕，使回波達(dá)到基準(zhǔn)高（垂直滿刻度的50%）。3測(cè)試表面聲能補(bǔ)償量。（1）將斜探頭置于參比試塊（該試塊的表面粗糙度與被探材料的表面粗糙度一致，結(jié)構(gòu)尺寸與RB-3型試塊相同。）上的A處，對(duì)準(zhǔn)一孔（如H=60的孔）。衰減器預(yù)置30dB，調(diào)節(jié)

12、增益旋鈕，使H=60的橫孔回波為滿幅度的50%，記下此時(shí)衰減器的讀數(shù)N1。（2）將探頭移至RB-3型試塊上的相應(yīng)位置處，只調(diào)節(jié)衰減旋鈕，使?3橫孔的最大反射波也為滿幅度的50%，記下此時(shí)衰減器的讀數(shù)N2。（3）表面聲能補(bǔ)償量4靈敏度的調(diào)整                              &

13、#160;   （1）在距離波幅曲線上查找探測(cè)深度與評(píng)定線對(duì)應(yīng)的dB數(shù)N。（2）將衰減器置于，靈敏度即調(diào)整完畢。（也可以在距離波幅曲線上將判廢線，定量和評(píng)定線同時(shí)向下平移）。5粗探斜探頭垂直于焊縫中心線放置在探傷面上，中間加適當(dāng)?shù)鸟詈蟿?，作鋸齒形掃查，探頭前后移動(dòng)的范圍應(yīng)保證掃查到全部焊縫截面及熱影響區(qū)。在保持探頭垂直焊縫作前后移動(dòng)的同時(shí)，還應(yīng)作10°15°角的左右移動(dòng)，若發(fā)現(xiàn)可疑信號(hào)應(yīng)在母材的相應(yīng)部位作上記號(hào)。6細(xì)探（1）當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，找到最強(qiáng)回波，調(diào)節(jié)衰減旋鈕，使波幅達(dá)基準(zhǔn)高，記下此時(shí)衰減器的讀數(shù)Nf及缺陷深度h。（2）在距離-波幅曲線上查

14、找Nf與h的交點(diǎn)，求得該缺陷的當(dāng)量和所在的區(qū)域。7缺陷的定位（1）發(fā)現(xiàn)缺陷后，找到最強(qiáng)回波，固定探頭。（2）根據(jù)熒光屏上的水平刻度值讀出缺陷的深度值h；根據(jù)探頭K值，算出水平距離L，L=K·h。（3）用鋼尺從探頭前沿量至Ll的位置，如圖7-4所示，在焊縫上作上記號(hào)。（l為斜探頭前沿長(zhǎng)度，即探頭入射點(diǎn)至探頭前沿的距離）。（4）記錄缺陷的深度和水平位置。8測(cè)長(zhǎng)缺陷波幅度于定量線上的要進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)。本實(shí)驗(yàn)采用半波高度法（6dB法）測(cè)長(zhǎng)。（1）找到缺陷的最強(qiáng)回波，固定探頭，調(diào)節(jié)衰減旋鈕，使波幅降到基準(zhǔn)高。（2）將衰減器增益6dB，使缺陷回波升高，探頭向左平行于缺陷移動(dòng)，等波幅降至基準(zhǔn)高時(shí)，固定探

15、頭，在探頭中心線所正對(duì)的缺陷位置上作記號(hào)。（3）再將探頭向右平行于缺陷移動(dòng)，當(dāng)波幅降至基準(zhǔn)高時(shí)，在探頭中心線所正對(duì)的缺陷位置上作記號(hào)。（4）兩記號(hào)之間的距離，即為缺陷的指示長(zhǎng)度。9評(píng)級(jí)根據(jù)缺陷波幅及指示長(zhǎng)度按超聲波探傷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)。                              

16、0;               實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1繪制缺陷分布示意圖，標(biāo)出位置、大小。2根據(jù)缺陷波幅及指示長(zhǎng)度，按超聲波探傷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)。3如果探測(cè)結(jié)果與應(yīng)得結(jié)果不同，試分析其原因？4如何區(qū)分可能出現(xiàn)的表面波反射信號(hào)？5使用不同K值橫波探頭檢查厚度不同的鋼板焊縫時(shí)，探頭的前沿長(zhǎng)度有什么要求？ 實(shí)驗(yàn)三：壓力容器磁粉檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握磁粉探傷的方法和過(guò)程。 2、觀察、分析磁化規(guī)范和磁場(chǎng)方向?qū)τ谔絺`敏度的影響。實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)材料 l、磁粉探傷機(jī)

17、(CF-4000) 一臺(tái) 2、靈敏度試塊(A型試塊) 一盒 3、磁懸液(載液：變壓器油+煤油) 混合比1：1 磁粉：Fe304 1530gkg 適量 4、缺陷試件(自制) 二件實(shí)驗(yàn)原理 鐵磁性金屬材料的導(dǎo)磁率比空氣的導(dǎo)磁率高得多，當(dāng)它在磁場(chǎng)中被磁化以后，磁力線將會(huì)集中在材料里，如果材料的表面或近表面存在著氣孔、裂紋和夾雜等缺陷，磁力線則難于穿過(guò)這些缺陷，因此就會(huì)在缺陷處形成局部漏磁場(chǎng)。這時(shí)，如果在材料表面上撒上微細(xì)的磁性粉末，磁粉就會(huì)磁化而被試件表面的漏磁場(chǎng)所吸引，聚焦在缺陷處，從而顯示了缺陷的宏觀跡象。 磁粉探傷只適用于鐵磁性材料，如碳素鋼、某些合金鋼。順磁性材料和逆磁性材料的導(dǎo)磁率接近于空

18、氣的導(dǎo)磁率，所以不能進(jìn)行磁粉探傷。試件表面存在漏磁場(chǎng)是應(yīng)用磁粉探傷法來(lái)檢驗(yàn)材料缺陷的必要條件。表面缺陷造成較大的漏磁程度，近表面缺陷造成較小的漏磁程度，埋藏較深的內(nèi)部缺陷幾乎不產(chǎn)生漏磁，所以磁粉探傷容易顯示表面和近表面缺陷。較難發(fā)現(xiàn)深部缺陷(圖1)。圖1 缺陷位置對(duì)漏磁程度的影響 實(shí)驗(yàn)方法及步驟 l、磁化方法 （1）周向磁化 試件端面被兩個(gè)電極夾持著并和電極夾持面保持良好的接觸(圖2)，通電以后，產(chǎn)生垂直于電流方向的環(huán)形磁力線，在軸向缺陷處形成漏磁場(chǎng)。圖2 周向磁化(2)縱向磁化縱向磁化是通過(guò)線圈通電或電磁鐵產(chǎn)生沿試件軸向或長(zhǎng)度方向的磁力線(圖3)，在橫向缺陷處產(chǎn)生漏磁場(chǎng)。 （3）聯(lián)合磁化 縱

19、向磁化和周向磁化同時(shí)進(jìn)行，形成一個(gè)合成磁場(chǎng)，合成磁場(chǎng)的方向與試件軸線傾斜，在傾斜缺陷處產(chǎn)生漏磁場(chǎng)(圖4)。圖4 聯(lián)合磁化 2、磁化電流的選定 磁化電流可采用直流或交流。強(qiáng)度較大的直流電形成穩(wěn)定的磁場(chǎng)。有利于發(fā)現(xiàn)工件內(nèi)埋藏較深的缺陷。交流電由于存在表面效應(yīng)，顯示表面缺陷較靈敏。在剩磁法探傷時(shí)，根據(jù)行標(biāo)HBZ500274規(guī)定，磁化電流值要按被檢材料的尺寸選定。即 I=KS (1) 式中：K常數(shù)，被檢材料為板材時(shí)，K=1 6；被驗(yàn)材料為圓柱體時(shí)，K=25； S被檢材料的厚度或直徑。(mm) 3、退磁方法 有交流退磁和直流退磁，直流退磁是把試件放在磁板之問(wèn)，電磁鐵線圈通電后，應(yīng)使開(kāi)始退磁的磁場(chǎng)強(qiáng)度高于

20、磁化的磁場(chǎng)強(qiáng)度。隨后退磁電流逐漸減小并反相，“減小相反”的次數(shù)取決于材料的磁導(dǎo)率。磁導(dǎo)率低的材料一般需30次左右。磁導(dǎo)率高的材料可減為10次左右，但必須使電流減小到最小值。 退磁后，用一枚大頭針靠近試件，觀察它是否被退磁后的試件吸引，以判斷試件的剩磁強(qiáng)弱。 4、靈敏度試片的使用 靈敏度試片可用來(lái)檢查磁化規(guī)范、磁粉或磁懸液的性能。A型靈敏度試片用軟磁材料制作，試片的一面刻槽(圖5)。使用時(shí)把刻有槽的一面貼在試件上，與試件一起進(jìn)行磁化，適當(dāng)調(diào)節(jié)磁化電流直至刻槽能被磁粉清晰顯示為度，這時(shí)的磁化電流值即為所需求的，而且所用的磁懸液比較恰當(dāng)。圖5 A型靈敏度試塊5、實(shí)驗(yàn)步驟（1）清除試件表面的油污和氧化

21、皮，試件表面的鐵屑和銹斑，用噴丸或酸洗方法清除。油污和贓物用煤油清除。（2）選擇適當(dāng)?shù)耐舜烹娏?，根?jù)靈敏度試塊上刻槽顯示的痕跡來(lái)判定所選電流值是否合適。（3）對(duì)試件進(jìn)行縱向磁化。（4）把磁化后的試件浸入磁懸液內(nèi)23分鐘后取出。（5）檢查試件表面，觀察有無(wú)缺陷顯示。（6）退磁。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在下表。試件號(hào)磁化方法磁化規(guī)范退磁方式顯示的試件表面缺陷圖形電壓（V）電流（A）11、 分析磁化電流大小對(duì)磁痕顯示的影響。思考題1、 磁粉探傷中如何防止漏檢和誤判，保證檢驗(yàn)質(zhì)量。2、 比較磁粉探傷、X射線探傷和超聲波探傷的特點(diǎn)，如何恰當(dāng)選用這些探傷方法。實(shí)驗(yàn)四：壓力容器滲透探傷實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)康?/p>

22、 1、掌握滲透探傷的方法和過(guò)程。 2、了解滲透探傷靈敏度的控制方法。實(shí)驗(yàn)材料 1、著色滲透劑 一瓶 2、清洗劑 一瓶 3、顯象劑 一瓶 4、輻射狀滲透探傷靈敏度試塊 一塊 5、表面開(kāi)裂的試件 一個(gè)實(shí)驗(yàn)原理 滲透探傷方法是利用具有高滲透性的液體作為滲透劑，將它噴或涂敷在工件表面時(shí)，若工粹表面具有開(kāi)口型的氣孔、裂紋等缺陷時(shí)，滲透劑就會(huì)滲透至缺陷的內(nèi)部。當(dāng)工件表面的滲透劑被清洗之后，由于缺陷內(nèi)部有滲透劑殘留，所以在用顯象劑噴涂敷在工件表面上，進(jìn)行顯像時(shí)，缺陷處的的滲透劑將被顯像劑吸附出來(lái)而顯示缺陷的大小及形象的方法。因此滲透探傷法只能探測(cè)工件表面的開(kāi)口型缺陷。依據(jù)滲透探傷時(shí)，所用滲透劑的特性不同，滲

23、透探傷又分為二種。一種是使用摻有紅色染料的滲透劑(稱為著色探傷)。另一種是使用摻有熒光物質(zhì)的滲透劑(稱為熒光探傷)。 著色探傷在顯像后，可以在日光下依據(jù)紅色染料的痕跡來(lái)判定缺陷的有無(wú)，缺陷的大小及形象。而熒光探傷在顯象后必須用紫外線燈照射，然后在黑暗處依據(jù)熒光物質(zhì)所發(fā)出的黃色或綠色熒光的有無(wú)及痕跡來(lái)判定敏陷的有無(wú)及缺陷的大小及形象。實(shí)驗(yàn)方法及步驟 本實(shí)驗(yàn)采用著色滲透探傷法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。探傷前首先應(yīng)清洗工件表面的銹、油漆、油漆、水分等影響滲透劑滲透的障礙?？伤嵯慈ヤP，熱水煮去油或堿洗去油，噴砂去除氧化皮等，然后干燥去水。工件表面清洗之后即可進(jìn)行探傷。 l、滲透：在工件表面噴或涂敷滲透劑，并在室溫下l 540°C保持lO20分鐘，以保證滲透劑能有足夠的時(shí)問(wèn)滲透至缺陷中去。 2、清洗：洗去工件外表面的滲透劑。 可用擦洗、水洗或者用溶劑洗。水洗時(shí)，可用水壓1.53kgcm2的水進(jìn)行沖洗，洗凈為原則。溶劑洗時(shí)，因溶劑