Nedestruktivní zkouška tlakové nádoby——Nedestruktivní zkouška automobilové a železniční cisterny

Abstrakt: Shrnutí závad a možných nedestruktivních testovacích metod používaných při výrobě a použití automobilů a železničních cisteren, včetně záření, ultrazvuku, magnetických částic, penetrace, magnetického úniku, akustické emise, testování magnetické paměti atd., a uvést jednotlivé nedestruktivní charakteristiky detekčních metod.

Klíčová slova: tlaková nádoba; tanker; ultrazvukové testování; testování magnetických částic; Rentgenové testování; penetrační testování; testování magnetického úniku; testování akustické emise; testování magnetické paměti.

Předpisy pro technický dozor nad bezpečností tlakových nádob zahrnují automobilové cisterny (vozidla pro přepravu zkapalněného plynu (návěs), vozidla pro přepravu nízkoteplotních kapalin (návěs), železniční cisterny (médiem je zkapalněný plyn a nízkoteplotní kapalina) a cisternové kontejnery (médiem jsou zkapalněné plyny a kryogenní kapaliny), které jsou souhrnně dostupné jako mobilní typy s kryogenními teplotami. Jsou široce používány v oblasti ropy a chemie, letectví, elektroniky a strojů, potravin a tabáku a lékařského ošetření. Zejména v posledních letech Čína zrychlila tempo plynofikace měst a zvýšila ochranu životního prostředí. Množství rychle narůstalo. Protože většina médií skladovaných a přepravovaných mobilními tlakovými nádobami jsou hořlavé, výbušné a zdraví škodlivé zkapalněné plyny a kapaliny o nízkých teplotách, jako jsou náhlé bezpečnostní havárie, přinese to velké škody na národním majetku a životech lidí. Proto musí být mobilní tlaková nádoba testována, aby bylo zajištěno její bezpečné používání. Charakteristiky a požadavky technologie nedestruktivního zkoušení používané v různých fázích budou shrnuty podle charakteristik její výroby a použití. Kromě toho bude v následujících tématech konkrétně diskutována technologie nedestruktivního testování pro nízkoteplotní a hluboce chlazené kontejnery.

Automobilové cisterny a železniční cisterny zahrnují obory jako řízení dopravy, požární ochrana veřejné bezpečnosti, speciální technika a přeprava nebezpečných chemikálií. Stávající čínské nedestruktivní testovací technologie jsou vyžadovány předpisy nebo technickými specifikacemi piezokeramické krystaly pro tyto dva typy mobilních tlakových nádob mají převážně původní národní kvalitu. Předpisy o bezpečnostním technickém dozoru tlakových nádob vydané Úřadem technického dozoru, Předpisy o periodické kontrole tlakové nádoby vydané Generální správou dozoru jakosti, inspekce a karantény, Předpisy o bezpečnostním dozoru vozidel a cisteren na zkapalněný plyn vydaný bývalým ministerstvem práce Bezpečnostní předpisy ministerstva chemického průmyslu 'Cisterna na zkapalněný plyn; Příslušné normy vztahující se ke dvěma typům nedestruktivního testování mobilních tlakových nádob jsou JB / T 6897 'Cryogenic Liquid Tanker', JB / TQ782 'Liquefied Petroleum Gas Gas', HG 2599 Technické specifikace pro cisternové vozy na kapalný čpavek, GB 10478 GBfi1 Technical Specifications for Liqueed Ga07 Railway Trucks. Technické specifikace pro hliníkové železniční cisterny.

Technologie nedestruktivního testování ve výrobním procesu

Požadavky na výrobu automobilových cisteren a železničních cisternových vozů jsou stanoveny v 'Předpisy pro dozor nad bezpečností cisternových vozidel na zkapalněný plyn' a 'Předpisy pro řízení bezpečnosti železničních cisternových vozidel na zkapalněný plyn' (ve zkratce dva předpisy) a 'Předpisy o bezpečnostním technickém dozoru tlakových nádob' ((označované jako 'předpisy těchto dvou typů nepředpokládaných kapacitních zkoušek'). mobilních tlakových nádob, vzhledem k různým oddělením, ve kterých jsou předpisy formulovány, a termíny implementace jsou odlišné, požadavky na výrobu a nedestruktivní inspekční normy pro dva typy mobilních tlakových nádob jsou také odlišné pro nedestruktivní testování ve výrobě, kromě splnění konstrukčních norem a dokumentů by měly být také obecně splněny požadavky 'kapacitních předpisů' v souladu s ustanoveními JB —2005 'Nedestruktivní testování tlakových zařízení' Ostatní zvláštní požadavky na dva typy vozidel, na které se předpisy nevztahují, by také měly splňovat požadavky dvou výše uvedených předpisů.

1.1 Nedestruktivní zkoušení surovin

Pro výrobu nádrží se používají plechy z uhlíkové oceli a nízkolegované oceli, které musí být podrobeny zkouškám ultrazvukem jeden po druhém. Ultrazvukové zkoušení ocelových plátů se provádí v souladu s ustanoveními JB 4730. Kvalifikovaná třída ocelových plátů nesmí být nižší než jakost II. Hlavním účelem ultrazvukového testování je najít vady, jako je delaminace, bílé skvrny, složené těžké slupky a praskliny vzniklé při tavení a válcování plechu. Kontrolu lze provádět na libovolné rovině válcování ocelového plechu a sonda se snímá podél rovnoběžných čar kolmých ke směru válcování ocelového plechu se vzdáleností 100 mm. Lze provést i jiné typy skenování dle požadavků smlouvy, technické dohody nebo výkresu. Když je nalezena vada, měla by být pečlivě zkontrolována a změřena kolem oblasti defektu. Povaha defektu by měla být komplexně posouzena podle charakteristik tvaru vlny a procesu výroby ocelového plechu. Například tvar vlny defektu bílého bodu je ostrý a aktivní, opakovatelnost je špatná, spodní vlna je výrazně snížena a počet opakování je snížen. Při pohybu sondy jsou fluktuace ozvěny velké, jedna po druhé, a symetrie směru tloušťky a tak dále.

2.1.2 Nedestruktivní zkoušení během výroby

Automobilové a železniční cisterny jsou náchylné k různým vadám svařování, jako jsou póry, struskové vměstky, nestavení, nesvařitelnost a praskliny, proto je důležité používat nedestruktivní testování ke kontrole kvality svařování. Obecně jsou vnitřní vady svaru kontrolovány rentgenem nebo ultrazvukem. U rohových spojů a T-spojů, které vyžadují nedestruktivní kontrolu, by měla být provedena magnetická prášková nebo penetrační kontrola, když rentgenová nebo ultrazvuková kontrola není možná.

Výše uvedené 'Kapacitní předpisy' a dva předpisy ukládají následující požadavky na nedestruktivní zkoušení ve výrobním procesu nádrží: ① Personál nedestruktivního zkoušení bude hodnocen v souladu s 'Pravidla hodnocení kvalifikace personálu nedestruktivního zkoušení tlakových nádob kotlů' a teprve po získání osvědčení o kvalifikaci může vykonávat práci, která je na úrovni technické kvalifikace a nedestruktivního zkoušení. ② Svarové spoje nádrže by měly být zkontrolovány na tvar, velikost a kvalitu vzhledu a po absolvování lze provést nedestruktivní testování. U materiálů se sklonem k opožděnému praskání se provede nedestruktivní zkoušení 24 hodin po dokončení svařování; u materiálů se sklonem k praskání za tepla se po tepelném zpracování přidá nedestruktivní zkoušení. ③ Tupé spoje nádrže a průlezu musí být zkontrolovány rentgenem nebo ultrazvukem. ④ Povrch rohových spojů, jako jsou průlezy, výztužné desky a potrubí nádrže, by měl být testován magnetickým práškem nebo penetrací.
'Předpisy pro řízení bezpečnosti železničních cisteren na zkapalněný plyn' také stanoví, že když se pro tupé spoje cisterny použije 100% ultrazvuková kontrola, mělo by být přidáno alespoň 20 % radiografického přezkoumání. Místo opětovného vyšetření by mělo zahrnovat průsečík svaru a podezřelé místo ultrazvukové kontroly. Když opakovaná kontrola zjistí, že se jedná o nadstandardní vadu, měla by být prodloužena délka opakované kontroly o 10 % (celková délka odpovídajícího svaru). Pokud je nadstandardní závada stále nalezena, měla by být provedena 100% re-kontrola. Zkušební standard se provádí podle JB 4730. Požadavky na kvalitu rentgenových snímků by neměly být nižší než stupeň AB. U tupých spojů, které jsou 100% testovány, není výsledek testu nižší než stupeň II, aby byl kvalifikován. Pro tupé spoje se 100% ultrazvukovým testováním je přijatelný stupeňⅠ. Před magnetickými částicemi nebo penetračním testováním by měl být testovaný povrch vyleštěn, aby se odhalil kovový lesk, a svar a základní kov by měly být hladce přeměněny. Test se provádí podle normy JB4730 a výsledky testu jsou klasifikovány stupněmⅠ.

3.2 Technologie nedestruktivního testování používaných automobilů a železničních cisteren

'Předpisy pro pravidelnou kontrolu tlakových nádob' formuloval zvláštní přílohu 'Pravidelné požadavky na periodickou kontrolu mobilních tlakových nádob' pro kontroly cisteren. Integruje 'Nařízení o kapacitě' a dvě nařízení a navrhuje standardizovanější, specifičtější a provozně přísnější požadavky na pravidelné kontroly. Sjednocené specifikace jako mezi a generální opravy železničních cisteren v mobilních tlakových nádobách a mezikontrola cisternových kontejnerů se nazývají roční prohlídky a komplexní prohlídky a obsah nedestruktivního zkoušení svarů u některých původních ročních kontrol je rozdělen na komplexní prohlídky. Požadavky na provozní kontrolu cisterny, 'Předpisy pro pravidelnou kontrolu tlakových nádob' stanoví, že by měla být provedena 100% povrchová kontrola koutových svarů a tupých svarů na vnitřním povrchu cisterny. Pokud nastane jedna z následujících podmínek, svářeč by měl být také podroben paprskové nebo ultrazvukové náhodné kontrole, to znamená, že ① cisterna byla mimo provoz déle než 10 let a znovu uvedena do provozu. ② Během používání opravujte svařované díly. ③ kde velikost nesouososti a úhel hrany přesahují standard. ④ netěsnost svarových spojů a prodloužení na obou koncích. ⑤ Následkem nehody se vážně poškodí a zdeformují svarové spoje nádrže nebo blízké svary. ⑥ Místo, kde bylo podezření na poslední prohlídku zakopaného defektu a byla vyžadována následná kontrola. ⑦ Má tendenci ke korozi pod napětím, jako je vyboulení vodíku. ⑧Vyžadováno uživatelem nebo inspektorem považováno za nezbytné. U těch, kteří podstoupili namátkovou kontrolu rentgenem nebo ultrazvukem, se další komplexní kontrola, pokud nebyly zjištěny žádné vady podle vzhledu nebo kontroly povrchu, obecně kontrolovány, ale nádrž by měla být podrobena radiografii nebo ultrazvuku po dvou komplexních kontrolních cyklech. S obohacením detekčních metod lze pro detekci cisternových vozidel v provozu použít také akustickou emisi k určení aktivity defektů nebo lze použít metody detekce magnetické paměti k určení, zda v určitých vysoce namáhaných koncentrovaných oblastech existuje poškození způsobené únavou, a lze použít metody detekce magnetického úniku. Monitorování stavu koroze vnitřního povrchu cisterny z vnějšího povrchu cisterny, tyto technologie jsou vhodné zejména pro každodenní detekci cisternových vozů v provozu.

4.2.1 Kontrola povrchu

Během úplné kontroly cisterny se na povrchu testují koutové svary, jako jsou průlezy, výztužné desky a trysky na nádrži a tupé svary na vnitřním povrchu. Kontrola povrchu tupých svarů feromagnetických materiálů obecně využívá kontrolu magnetických částic. Při magnetické kontrole prášku piezoelektrické keramické měniče nelze použít pro koutové svary, lze použít i metody penetrační kontroly. Povrchová kontrola neferomagnetických materiálů využívá metodu penetrační detekce. Při nedestruktivním testování povrchu cisternových vozů je třeba klást důraz na tyto části: ① Ve svaru a tepelně ovlivněné zóně svaru se často vyskytují trhliny ve svaru a únavové trhliny, zejména v ústí svaru ve tvaru T, koutovém svaru, tupém svaru a svaru Povrchové vady. ② V místech s vysokým lokálním napětím snadno dochází k praskání únavou a korozním napětím. Vyšší napětí v nádrži cisterny vzniká především v místě, kde je konstrukce nespojitá, např. kolem průlezového otvoru nádrže, montážního otvoru pojistného ventilu, dna nádrže uprostřed nádrže je umístěno u sedlové nosné desky a kombinace nádrže a dílů kazety, přechodová část hlavy a její okolí, konec válce a svařovací příslušenství. Detekce magnetických částic obecně používá přenosný detektor vad třmenu, který má jednoduchou strukturu, nízkou hmotnost a snadno se používá. Metoda třmenu využívá jednokloubové a vícekloubové třmeny k podélné magnetizaci obrobku, což je vhodné pro místní kontrolu svarů nádrží, jako jsou tupé a koutové svary. Jeho charakteristikou je jednoduchá výbava a pohodlné ovládání, ale protože je nutné provést alespoň dva nezávislé testy kolmo na sebe na stejném místě, je účinnost nízká a snadno dojde k chybné detekci. Metoda křížového třmenu využívá k magnetizaci obrobku rotující magnetické pole, což je vhodné pro lokální kontrolu tupého svaru nádrže. Protože zkřížené magnetické jho lze použít k získání rotujícího magnetického pole, je citlivé a spolehlivé a účinnost detekce vad je vysoká, takže se široce používá při kontrole nádrží. K magnetizaci obrobku pomocí rotujícího magnetického pole se běžně používá metoda plně kontinuální magnetizace. Norma JB 4730 specifikuje, že specifikaci magnetizace třmenové metody lze určit na základě testovacího proužku citlivosti nebo zvedací síly. Pro třmen, když je vzdálenost mezi póly elektromagnetického třmenu 200 mm, střídavý elektromagnetický třmen by měl mít zvedací sílu alespoň 44 N a stejnosměrný elektromagnetický třmen by měl mít zvedací sílu alespoň 177 N. Rozteč magnetických pólů by měla být řízena mezi 50 a 200 mm na ploše magnetu, ale je efektivní plocha magnetu 200 mm. obě strany dvoupólového spojení, které by se mezi dvěma zkouškami mělo překrývat o 15 mm; pro příčný třmen je požadavek na zvedací sílu ≮88 N. Pokud nelze provést zkoušky magnetickými částicemi kvůli struktuře nebo materiálu, použije se penetrační zkouška. Testování průniku automobilových a železničních cisteren využívá především kontrolu průniku barev. Před testováním musí být povrch svaru očištěn nástroji, jako jsou brusky a železné kartáče, aby se odstranily nečistoty, jako je svařovací struska, rez a mastné oxidové vrstvy, a zabránilo se zablokování povrchových defektů během čištění. Za podmínek 15-50 ℃ je doba průniku penetrantu obecně ≮10 min. Rozpouštědlo se obvykle odstraňuje otíráním. Obecně platí, že nejprve otřete čistým hadříkem bez chloupků, dokud nebude odstraněna většina přebytečného penetrantu, a poté otřete čistým hadříkem bez chloupků nebo papírem namočeným v čisticím prostředku, dokud se veškerý přebytečný penetrant z testovacího povrchu neodstraní. Otírejte, neotírejte tam a zpět a neoplachujte přímo čisticím prostředkem na kontrolovaný povrch. Zobrazování svařování je obvykle stříkané. Po nástřiku zobrazovacího prostředku po dobu 3 až 5 minut lze zobrazený obraz pozorovat pouhým okem nebo pomocí 3 až 5násobné lupy. Pozorování by mělo být prováděno za podmínky, že viditelné světlo na kontrolovaném povrchu je > 500 lx.

2. Inspekce 2 paprsky
Výhodou radiografické inspekce je, že defekty jsou kvalitativně přesné a intuitivní, což je vhodné pro mnoho lidí při analýze defektů. Pro komplexní kontrolu vnitřních a vnějších cisternových vozů během používání závisí volba energie paprsku na tloušťce prosvětlovacího obrobku a typu materiálu a někdy v závislosti na podmínkách zařízení. Obecně platí, že jak se energie paprsku snižuje, zvyšuje se kontrast prosvětlovacího obrazu. Proto, když to expoziční čas dovolí, měla by se co nejvíce využívat nižší energie paprsku. Nadstandardní defekty zjištěné ultrazvukovým testováním jsou navíc obvykle znovu zkoumány pomocí radiografického testování, aby se dále určila povaha a konkrétní umístění defektu a poskytla základ pro opravu defektu.

2. 3 ultrazvukové testování
Vzhledem k nízké ceně a vysoké rychlosti ultrazvukové kontroly je vysoká míra detekce plošných defektů vhodná pro tupé a koutové svary. Detekční přístroj má malé rozměry, nízkou hmotnost, je vhodný pro použití na místě a ve srovnání s radiací. Neškodí lidem, proto je široce používán při komplexní kontrole nádrží. S rozvojem technologie je ultrazvuková detekční metoda schopna přesně kvantifikovat defekty, což poskytuje základní podmínky pro lomově mechanické hodnocení defektů. U zasypaných vad, které překračují normu, existuje mnoho případů, kdy je bezpečnost jejich použití určena metodou hodnocení bezpečnosti. 'Předpisy pro řízení bezpečnosti železničních cisteren pro zkapalněný plyn' navrhují komplexní požadavky na technické posouzení pro cisterny na kapalný chlor, kapalný oxid siřičitý s životností delší než 15 let a cisterny s jinými médii, které mají životnost delší než 20 let, ale nespecifikuje obsah hodnocení. Některé kontrolní útvary používají metodu hodnocení bezpečnosti ke zjištění, zda lze použít nádrže s vadami přesahujícími normu. Nově revidovaná JB 4730 stanoví, že metodou pro měření výšky defektů při ultrazvukové detekci je metoda vadné koncové difrakční vlny, metoda koncového maximálního echa a metoda 6dB atd., ale metodou s nejvyšší přesností měření v současnosti je metoda defektní koncové difrakční vlny, s přesným rozsahem 0,5 až 1 mm. Rozlišení ultrazvukové detekce je důležitým ukazatelem ultrazvukové detekce, který se dělí na časové rozlišení, prostorové rozlišení a kontrastní rozlišení. Časové rozlišení odráží spolehlivost výsledků testu v čase a zajišťuje, že během testu nebude chybět žádný test. Prostorové rozlišení označuje schopnost rozlišit dva sousední reflektory za určitých podmínek. Kontrastní rozlišení je měření míry, do jaké lze rozlišit dvě sousední struktury v ultrazvukovém obrazu. Aby se zlepšilo rozlišení detekce, teoretický výzkum metody TOFD, metody fázového pole a metody holografického zobrazování byl vyspělý a začaly se popularizovat a používat odpovídající ultrazvukové testovací nástroje. Tyto metody mohou získat intuitivnější zobrazení a přesnější údaje o vnitřních defektech.

Test magnetické paměti
Kvůli strukturálním diskontinuitám, jako jsou hlavy, průlezy a trysky, zbytkovým napětím ve svaru, podpoře nádoby, zbytkovým napětím vznikajícím při zpracování tlakových složek a nespojitostem ve vnitřní struktuře materiálu nevyhnutelně existují koncentrace napětí. Tyto části koncentrované namáháním piezoelektrický diskový měnič jsou náchylné ke koroznímu praskání a únavovým trhlinám při kombinaci faktorů, jako jsou média, teplota, tlak a nárazy během přepravy cisteren. Klíčem při testování se proto stalo zjištění části koncentrace napětí na cisterně, určení velikosti koncentrace napětí a analýza jejího dopadu na bezpečnost cisterny. Konvenční nedestruktivní testovací metody (jako je záření, ultrazvuk, magnetické částice a penetrační testování) mohou detekovat pouze makro defekty určité velikosti a je obtížné najít mikro defekty. Technologie detekce kovové magnetické paměti dokáže detekovat části s koncentrací napětí, které mohou způsobit poškození nebo zničení, což poskytuje základ pro včasnou diagnostiku nádrže. Testování magnetické paměti se používá hlavně pro on-line monitorování a periodickou kontrolu nádrží. Účelem je rychle naskenovat celkovou koncentraci namáhání zařízení, provést včasnou diagnostiku možného poškození a zaměřit se na přezkoumání částí, které mohou mít problémy po diagnostice, aby byla zajištěna bezpečnost používání a předcházení nehodám. Protože test magnetické paměti nevyžaduje vysokou čistotu povrchu svaru, není nutný.