無損檢測(cè)新技術(shù)應(yīng)用1

特種設(shè)備無損檢測(cè)新技術(shù)應(yīng)用摘要本文介紹了承壓類特種設(shè)備無損檢測(cè)新技術(shù)的原理、特點(diǎn)和應(yīng)用。關(guān)鍵詞M-RTTOFD相控陣近幾年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速開展，能源、石油化工產(chǎn)品的需求量越來越大，石油化工裝置的建設(shè)工程越來越多，工程進(jìn)度要求越來越短，工程質(zhì)量要求越來越高。特種設(shè)備無損檢測(cè)技術(shù)和方法也層出不窮。M-RT檢測(cè)技術(shù)微小防護(hù)區(qū)平安射線探傷簡稱M-RT，一種防護(hù)距離極小的射線探傷方法。設(shè)備特點(diǎn)M-RT照相原理與常規(guī)射線檢測(cè)相同。微輻射射線檢測(cè)技術(shù)〔M-RT技術(shù)〕是對(duì)原有的γ源探傷機(jī)進(jìn)行了改良，將γ源固化在γ源探傷機(jī)機(jī)體內(nèi)，在極短的封閉的腔體內(nèi)移動(dòng)，機(jī)器平安性方面獨(dú)特的方法，防止了射線源喪失或收不回來等事故發(fā)生。可以使用硒Se75或Ir192放射性同位素源，進(jìn)行γ射線檢測(cè)。在工件背部施以鉛板防護(hù)。檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)目前石油化工裝置焊接質(zhì)量的檢測(cè)主要以射線檢測(cè)為主，現(xiàn)場(chǎng)射線探傷主要采用χ光射線和γ射線檢測(cè)，由于χ光射線和γ射線在現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)都有很強(qiáng)的電離輻射，射線探傷時(shí)要求劃定很大的平安距離，以防止對(duì)射線工作人員或非射線工作人員造成身體傷害，而且又要控制探傷時(shí)間，防止長時(shí)間照射對(duì)射線工作人員造成身體傷害，這樣探傷時(shí)間和地點(diǎn)都受到了很大的限制，必須為射線檢測(cè)單獨(dú)預(yù)留時(shí)間，對(duì)工程進(jìn)度造成很大的影響。M-RT技術(shù)的適用性很廣，適用于透照厚度小于100mm的碳鋼、合金鋼、不銹鋼以及其他材質(zhì)的鍋爐壓力容器壓力管道及特種設(shè)備上的直管、彎頭、三通、法蘭的對(duì)接焊縫射線探傷。M-RT檢測(cè)設(shè)備還可以與常規(guī)射線檢測(cè)同時(shí)應(yīng)用，同一個(gè)機(jī)器既可以實(shí)現(xiàn)M-RT檢測(cè)，也可進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)。該技術(shù)還可以縮短工期，由于M-RT在施工現(xiàn)場(chǎng)可以與其他人員同時(shí)工作，不需要清場(chǎng)進(jìn)行射線檢測(cè)，可以靈活安排施工時(shí)間，尤其是工程后期、維修檢修和老裝置不停產(chǎn)改造等作業(yè)面小、工期緊等場(chǎng)合。M-RT檢測(cè)技術(shù)在中海殼牌南海石化惠州80萬噸/年乙烯工程、

茂名100萬噸/年乙烯改擴(kuò)建工程、大連西太平洋石油化工60000Nm3h制氫裝置工程和銀川寧煤煤基烯烴工程上實(shí)際應(yīng)用，得到了較好的效果。圖1M-RT微輻射探傷機(jī)圖2M-RT工藝管道現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)TOFD檢測(cè)技術(shù)TOFD技術(shù)〔TimeofFlightDiffractionTechnique〕是一種利用缺陷端部的衍射波傳播時(shí)間差來進(jìn)行缺陷檢測(cè)和定量的方法，即衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)。。檢測(cè)原理〔1〕TOFD是一種利用超聲波衍射現(xiàn)象、非基于波幅的自動(dòng)超聲檢測(cè)方法，其根本特點(diǎn)是采用一對(duì)或多對(duì)寬聲束探頭，每對(duì)探頭相對(duì)焊縫對(duì)稱布置〔一發(fā)一收〕的工作模式?！?〕TOFD通常使用縱波斜探頭，在工件無缺陷部位，發(fā)射超聲脈沖后，首先到達(dá)接收探頭的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在時(shí)，在直通波和底面反射波之間，接收探頭會(huì)接收到缺陷處產(chǎn)生的衍射波或反射波。除上述波外，還有缺陷部位和底面因波型轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的橫波，一般會(huì)遲底面反射波到達(dá)接收探頭。工件中超聲波傳播路徑見圖3，缺陷處A掃描信號(hào)見圖4：圖3工件中超聲波傳播路徑圖4缺陷處A掃描信號(hào)適用范圍《承壓設(shè)備無損檢測(cè)第10局部：衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》截面全焊透的對(duì)接接頭，材質(zhì)為低碳鋼或低合金鋼，工件厚度范圍為12mm～400mm。檢測(cè)設(shè)備圖5TOFD檢測(cè)設(shè)備2.4TOFD檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用2001年，中國第一重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司對(duì)14臺(tái)壓力容器的70余條焊縫進(jìn)行了TOFD檢測(cè)方法替代射線檢驗(yàn)的工作。2008年廣西欽州1000萬噸煉油廠23臺(tái)球罐焊縫檢測(cè)工程中超過10000米總長焊縫采用了TOFD檢測(cè)技術(shù)代替射線檢測(cè)。TOFD技術(shù)被更多的應(yīng)用到各工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工程中，如新疆中國石油采油管道對(duì)接焊縫檢測(cè)工程、鶴壁電廠鍋爐主蒸汽管道對(duì)接環(huán)焊縫檢測(cè)工程、中海殼牌LOP罐區(qū)南海石化14臺(tái)球罐及蒸汽管道焊縫檢測(cè)工程、西氣東輸天然氣管線陜京段焊縫檢測(cè)工程、內(nèi)蒙神華煤液化裝置加氫反響器、壓力管道、壓力容器等，大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例積累了珍貴的TOFD技術(shù)使用經(jīng)驗(yàn)，也為今后進(jìn)一步開展完善這項(xiàng)技術(shù)和擴(kuò)展國內(nèi)各領(lǐng)域尤其是焊縫無損檢測(cè)工程提供了一個(gè)平臺(tái)。2.5TOFD的優(yōu)缺點(diǎn)〔1〕TOFD的優(yōu)點(diǎn)〔a〕檢測(cè)數(shù)據(jù)可以用數(shù)字形式永久保存。取用、再分析、通訊傳輸方便?！瞓〕同射線相比，TOFD可以檢測(cè)出與檢測(cè)外表不相垂直的缺陷和裂紋?！瞔〕可以精確確實(shí)定缺陷的高度。〔d〕在平安上，不需要一個(gè)平安的獨(dú)立的操作空間，因此可以在不中斷工藝生產(chǎn)的情況下進(jìn)行檢測(cè)，節(jié)約設(shè)備制造時(shí)間。〔e〕可以在線得到檢測(cè)結(jié)果，并且可以將結(jié)果用數(shù)字信號(hào)形式永久保存在光盤中，以便于以后在役檢驗(yàn)進(jìn)行比照分析；〔f〕可以在線應(yīng)用相關(guān)的工程評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)定，僅將按標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的缺陷進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù)，防止了破壞焊縫整體性的修補(bǔ)現(xiàn)象?！瞘〕因?yàn)闄z測(cè)速度快，對(duì)于板厚超過25mm的材料，本錢比RT少的多?！瞙〕可以在200℃以上的外表進(jìn)行檢測(cè)〔已有在400〔i〕TOFD檢測(cè)系統(tǒng)易于搬運(yùn)，可以在方便的任何地方進(jìn)行檢測(cè)?！瞛〕由于可以在產(chǎn)品制造期間進(jìn)行檢測(cè)，由此可以節(jié)約大量的時(shí)間和修復(fù)本錢。〔k〕檢測(cè)率高于常規(guī)的超聲UT?！?〕TOFD的缺點(diǎn)〔a〕焊縫的兩邊必須有能夠安放用于TOFD檢測(cè)的發(fā)射和接收探頭的位置。復(fù)雜幾何形狀的工件檢測(cè)比擬困難。〔b〕檢測(cè)時(shí)，存在上下外表檢測(cè)不到的盲區(qū)，此盲區(qū)在2～10mm不等?！瞔〕點(diǎn)狀缺陷的尺寸測(cè)量不夠準(zhǔn)確。對(duì)余高未磨平的焊縫橫向缺陷檢出有一定苦難，對(duì)于鑄鐵、奧氏體焊縫需做附加驗(yàn)證和附加處理?！瞕〕檢測(cè)人員必須經(jīng)過專門的訓(xùn)練，并積累相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。圖6TOFD管道檢測(cè)圖7TOFD容器檢測(cè)相控陣檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)原理超聲相控陣探頭的設(shè)計(jì)基于惠更斯原理。探頭由多個(gè)相互獨(dú)立的壓電晶片組成陣列,每個(gè)晶片稱為一個(gè)單元,按一定的規(guī)那么和時(shí)序用電子系統(tǒng)控制激發(fā)各個(gè)單元,使陣列中各單元發(fā)射的超聲波疊加形成一個(gè)新的波陣面。同樣,在反射波的接收過程中,按一定規(guī)那么和時(shí)序控制接收單元的接收并進(jìn)行信號(hào)合成,再將合成結(jié)果以適當(dāng)形式顯示。圖8超聲波相控陣換能器實(shí)現(xiàn)電子聚焦和波束偏轉(zhuǎn)的原理示意圖檢測(cè)設(shè)備及探頭圖9相控陣探傷儀圖10探頭相控陣檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用超聲相控陣技術(shù)初期主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速開展,超聲相控陣技術(shù)逐漸應(yīng)用于工業(yè)無損檢測(cè),特別是在核工業(yè)及航空工業(yè)等領(lǐng)域，也應(yīng)用道如壓力容器、高能管道焊縫和輸油管道焊縫的檢測(cè)。超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)：〔1〕實(shí)時(shí)彩色成像，包括A/B/C/D和S-掃描，便于缺陷判讀，不會(huì)誤判或漏判缺陷；〔2〕相控陣技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)線性掃查、扇形掃查和動(dòng)態(tài)深度聚焦，從而同時(shí)具備寬波束和多焦點(diǎn)的特性，因此檢測(cè)速度可以更快更準(zhǔn)；〔3〕相控陣具有更高的檢測(cè)靈活性，可以實(shí)現(xiàn)其它常規(guī)檢測(cè)技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的功能，如對(duì)復(fù)雜工件檢測(cè)；〔4〕容易檢測(cè)各種走向、不同位置的缺陷，缺陷檢出率高，檢測(cè)范圍廣，定量、定位精度高；〔5〕掃查裝置簡單，便于操作和維護(hù)；使用更便捷，對(duì)人體無傷害，對(duì)環(huán)境無污染；〔6〕檢測(cè)結(jié)果受人為因素影響小，數(shù)據(jù)便于儲(chǔ)存、管理和調(diào)用，以及連接電腦打印查看。也可以直接連接鼠標(biāo)在儀器上操作?！?〕對(duì)管道環(huán)焊縫、球罐、儲(chǔ)罐等對(duì)接焊縫的檢測(cè)，效率高、效果好。4〕現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用超聲相控陣還有一定的局限性：〔1〕受客觀影響大，工件外表光滑度，焊縫工藝完整性，軌道安裝精度都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響?！?〕檢測(cè)不同壁厚，不同規(guī)格和材料的焊縫，需要不同的試塊來做校準(zhǔn)。〔3〕儀器調(diào)節(jié)過程復(fù)雜，調(diào)節(jié)準(zhǔn)確性對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響大。〔4〕對(duì)手工電弧焊的檢測(cè)效果低于自動(dòng)焊。圖11相控陣管道檢測(cè)