Ispitivanje bez razaranja posuda pod pritiskom——ispitivanje bez razaranja automobilskih i željezničkih cisterni

Sažetak: Sažeti nedostatke i moguće nerazorne metode ispitivanja koje se koriste u proizvodnji i uporabi automobila i željezničkih cisterni, uključujući zračenje, ultrazvuk, magnetske čestice, penetraciju, magnetsko curenje, akustičnu emisiju i ispitivanje magnetske memorije, itd., i predstaviti svaku nerazornu karakteristiku metoda detekcije.

Ključne riječi: tlačna posuda; tanker; ultrazvučno ispitivanje; ispitivanje magnetskim česticama; radiografsko ispitivanje; ispitivanje penetracije; ispitivanje magnetskog curenja; ispitivanje akustične emisije; ispitivanje magnetske memorije.

Pravilnik o tehničkom nadzoru sigurnosti posuda pod tlakom uključuje automobilske cisterne (vozila za prijevoz ukapljenog plina (poluprikolica), vozila za prijevoz (poluprikolica) tekućina niske temperature), željezničke cisterne (medij je ukapljeni plin i tekućina niske temperature) i kontejnere cisterne (medij su ukapljeni plinovi i kriogene tekućine) zajedno se nazivaju mobilnim tlačnim posudama i dostupni su u normalne temperature, niske temperature i kriogene vrste. Naširoko se koriste u područjima nafte i kemikalija, zrakoplovstva, elektronike i strojeva, hrane i duhana te liječenja. Konkretno, posljednjih godina Kina je ubrzala tempo urbane plinifikacije i povećala zaštitu okoliša. Iznos se brzo povećavao. Budući da su većina medija pohranjeni i transportirani mobilnim tlačnim posudama zapaljivi, eksplozivni i štetni ukapljeni plinovi i tekućine niske temperature, kao što su iznenadne sigurnosne nesreće, to će donijeti veliku štetu nacionalnoj imovini i životima ljudi. Stoga se mobilna tlačna posuda mora ispitati kako bi se osigurala njezina sigurna uporaba. Karakteristike i zahtjevi tehnologije ispitivanja bez razaranja koja se koristi u različitim fazama bit će sažeti prema karakteristikama njezine proizvodnje i uporabe. Osim toga, tehnologija ispitivanja bez razaranja za niskotemperaturne i duboko hlađene spremnike posebno će se raspravljati u sljedećim temama.

Automobilske cisterne i željezničke cisterne uključuju profesionalna područja kao što su upravljanje prometom, zaštita od požara javne sigurnosti, posebna oprema i prijevoz opasnih kemikalija. Kineske postojeće tehnologije ispitivanja bez razaranja zahtijevaju propisi ili tehničke specifikacije piezo keramički kristali za ove dvije vrste mobilnih tlačnih posuda uglavnom imaju izvornu nacionalnu kvalitetu. Propisi o tehničkom nadzoru sigurnosti posuda pod tlakom koje je donio Ured za tehnički nadzor, Propisi o periodičnom pregledu posuda pod tlakom koje je donijela Glavna uprava za nadzor kvalitete, inspekciju i karantenu, Propisi o sigurnosnom nadzoru vozila i cisterni na ukapljeni plin koje je donijelo bivše Ministarstvo rada i Ministarstvo kemijske industrije 'Ukapljeni Propisi o upravljanju sigurnošću plinskih željezničkih cisterni'; Relevantni standardi koji se odnose na dvije vrste ispitivanja bez razaranja mobilnih tlačnih posuda su JB / T 6897 'Cryogenic Liquid Tanker', JB / TQ782 'Liquefied Petroleum Gas Tanker', HG 2599 Tehničke specifikacije za kamione cisterne s tekućim amonijakom, GB 10478 Tehničke specifikacije za ukapljeni plin Željezničke cisterne i GB 10479 Tehničke specifikacije za aluminijske željezničke cisterne.

Tehnologija ispitivanja bez razaranja u procesu proizvodnje

Zahtjevi za proizvodnju automobilskih cisterni i željezničkih kamiona cisterni navedeni su u 'Pravilima o sigurnosnom nadzoru kamiona cisterni za ukapljeni plin' i 'Pravilima o sigurnom upravljanju kamionima cisternama za ukapljeni plin' (ukratko dva propisa) i 'Pravilima o tehničkom nadzoru sigurnosti posuda pod tlakom' ( (u daljem tekstu 'kapacitet' propisi') također su iznijeli zahtjeve ispitivanja bez razaranja za proizvodnju ove dvije vrste mobilnih tlačnih posuda. Zbog različitih odjela u kojima su formulirani propisi i datumi provedbe su različiti, zahtjevi za proizvodnju i standardi prihvaćanja nerazornog pregleda za dvije vrste mobilnih tlačnih posuda također su različiti. Za ispitivanje bez razaranja u proizvodnji, osim ispunjavanja standarda dizajna i dokumenata, zahtjevi iz Općenito se trebaju ispuniti 'Propisi o kapacitetu'. Ako se ispitivanje bez razaranja treba provesti u skladu s odredbama JB 4730 —2005 'Ispitivanje tlačne opreme bez razaranja'.

1.1 Ispitivanje sirovina bez razaranja

Čelične ploče od ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika koje se koriste za izradu spremnika moraju se podvrgnuti ultrazvučnom ispitivanju jedan po jedan. Ultrazvučno ispitivanje čeličnih ploča provodi se u skladu s odredbama JB 4730. Kvalificirani stupanj čeličnih ploča ne smije biti niži od stupnja II. Glavna svrha ultrazvučnog testiranja je pronaći nedostatke kao što su raslojavanje, bijele mrlje, presavijene teške opne i pukotine nastale tijekom taljenja i valjanja lima. Pregled se može izvesti na bilo kojoj ravnini kotrljanja čelične ploče, a sonda se skenira duž paralelnih linija okomitih na smjer kotrljanja čelične ploče s razmakom od 100 mm. Moguće je izvršiti i druge vrste skeniranja prema zahtjevima ugovora, tehničkog sporazuma ili crteža. Kada se pronađe kvar, potrebno ga je pažljivo pregledati i izmjeriti oko područja s kvarom. Prirodu defekta treba sveobuhvatno procijeniti prema karakteristikama valnog oblika i procesu proizvodnje čelične ploče. Na primjer, valni oblik defekta bijele točke je oštar i aktivan, ponovljivost je loša, donji val je značajno smanjen, a broj puta je smanjen. Kada se sonda pomiče, fluktuacije odjeka su velike, jedna za drugom, a simetrija smjera debljine i tako dalje.

2.1.2 Ispitivanje bez razaranja tijekom proizvodnje

Automobilske i željezničke cisterne sklone su raznim nedostacima zavarivanja, kao što su pore, uključci troske, nestopljenost, nezavarenost i pukotine, stoga je važno koristiti ispitivanje bez razaranja za kontrolu kvalitete zavarivanja. Općenito, unutarnji nedostaci zavara pregledavaju se radiografijom ili ultrazvukom. Za kutne spojeve i T-spojeve koji zahtijevaju pregled bez razaranja, pregled magnetskim prahom ili penetraciju treba izvesti kada pregled radiografijom ili ultrazvukom nije moguć.

Gore spomenuti 'Pravilnik o kapacitetu' i dva pravilnika nameću sljedeće zahtjeve za nerazorno ispitivanje u proizvodnom procesu spremnika: ① Osoblje za nerazorno ispitivanje bit će ocijenjeno u skladu s 'Pravilima za ocjenu kvalifikacije osoblja za nerazorno ispitivanje kotlovskih posuda', i tek nakon dobivanja potvrde o kvalifikaciji može pristupiti Rad ispitivanja bez razaranja koji odgovara vrsti i tehničkoj razini potvrde o kvalifikaciji. ② Treba provjeriti oblik, veličinu i kvalitetu izgleda zavarenih spojeva spremnika, a nakon prolaska može se provesti ispitivanje bez razaranja. Za materijale s tendencijom odgođenog pucanja, ispitivanje bez razaranja mora se provesti 24 sata nakon završetka zavarivanja; za materijale s tendencijom pucanja uslijed ponovnog zagrijavanja, ispitivanje bez razaranja treba dodati nakon toplinske obrade. ③ Sučelni spojevi spremnika i okna moraju se pregledati radiografijom ili ultrazvukom. ④ Površinu kutnih spojeva, kao što su šahtovi, ploče za pojačanje i cijevi spremnika, treba ispitati magnetskim prahom ili penetracijom.
'Propisi o upravljanju sigurnošću željezničkih cisterni za ukapljeni plin' također propisuju da kada se koristi 100% ultrazvučna inspekcija za čeone spojeve cisterne, treba dodati najmanje 20% radiografskog pregleda. Mjesto ponovnog pregleda treba uključiti sjecište zavara i sumnjivo mjesto ultrazvučnog pregleda. Kada se ponovnim pregledom utvrdi da postoji prekoračenje standarda, duljina ponovnog pregleda od 10% (ukupna duljina odgovarajućeg zavara) treba se povećati. Ako se i dalje pronađe prekoračenje standarda, potrebno je izvršiti 100% ponovni pregled. Standard ispitivanja provodi se u skladu s JB 4730. Zahtjevi kvalitete radiografskih snimaka ne smiju biti niži od stupnja AB. Za sučeone spojeve koji su 100% testirani, rezultat ispitivanja nije niži od stupnja II da bi bili kvalificirani. Za sučeljene spojeve sa 100% ultrazvučnim testiranjem, stupanj Ⅰ je prihvatljiv. Prije ispitivanja magnetskim česticama ili ispitivanja penetracije, ispitanu površinu treba polirati kako bi se otkrio metalni sjaj, a prijelaz između zavara i osnovnog metala mora biti glatko. Test se provodi prema standardu JB4730, a rezultati testa su kvalificirani ocjenomⅠ.

3.2 Tehnologija ispitivanja bez razaranja za automobile i željezničke cisterne u uporabi

'Pravilnik o periodičnom pregledu posuda pod tlakom' formulirao je poseban aneks 'Redovni zahtjevi za periodični pregled pokretnih posuda pod tlakom' za pregled tankera. Integrira 'Pravilnik o kapacitetu' i dva pravilnika i predlaže standardiziranije, specifičnije i operativnije zahtjeve za periodičnu inspekciju. Jedinstvene specifikacije kao što su međuremont i remont željezničkih cisterni u mobilnim tlačnim posudama i međuinspekcija spremnika cisterni nazivaju se godišnjim pregledima i sveobuhvatnim pregledima, a sadržaj ispitivanja bez razaranja zavarenih spojeva u nekim izvornim godišnjim pregledima podijeljen je na sveobuhvatne preglede. Zahtjevi za radni pregled tankera, 'Pravilnik o periodičnom pregledu posuda pod tlakom' su da se mora izvršiti 100% površinski pregled kutnih i sučeonih spojeva na unutarnjoj površini tanka. Kada postoji jedan od sljedećih uvjeta, zavarivač bi također trebao biti pregledan ultrazvukom, odnosno, ① cisterna nije bila u upotrebi više od 10 godina i ponovno je puštena u pogon. ② Popravite dijelove za zavarivanje tijekom uporabe. ③ gdje iznos odstupanja i rubni kut premašuju standard. ④ propuštanje zavarenih spojeva i proširenja na oba kraja. ⑤ Uslijed nesreće, zavareni spojevi spremnika ili obližnji zavari su ozbiljno oštećeni i deformirani. ⑥ Mjesto na kojem se sumnjalo na posljednju inspekciju zakopanog kvara i bila je potrebna naknadna inspekcija. ⑦Ima tendenciju korozije naprezanja kao što je izbočenje vodikom. ⑧Potrebno od strane korisnika ili inspektor smatra potrebnim. Za one koji su bili podvrgnuti nasumičnom pregledu radiografijom ili ultrazvukom, sljedeći sveobuhvatni pregled, ako se pregledom izgleda ili površine ne pronađu nikakvi nedostaci, općenito se ne pregledava, ali spremnik treba podvrgnuti radiografiji ili ultrazvuku nakon dva opsežna ciklusa pregleda. Uz obogaćivanje metoda detekcije, za detekciju kamiona cisterni u uporabi, akustična emisija se također može koristiti za određivanje aktivnosti nedostataka ili se mogu koristiti metode detekcije magnetske memorije da se utvrdi postoji li oštećenje uslijed zamora u određenim koncentriranim područjima visokog naprezanja, a mogu se koristiti i metode magnetske detekcije propuštanja. Prateći status korozije unutarnje površine spremnika s vanjske površine spremnika, ove su tehnologije posebno prikladne za svakodnevno otkrivanje kamiona cisterni u uporabi.

4.2.1 Pregled površine

Tijekom potpune inspekcije tankera, kutni zavari kao što su šahtovi, ploče za pojačanje i mlaznice na tanku te sučeoni zavari na unutarnjoj površini ispituju se na površini. Površinska inspekcija sučeonih zavara feromagnetskih materijala općenito se temelji na kontroli magnetskih čestica. Prilikom inspekcije magnetskog praha piezoelektrični keramički pretvornici ne mogu se koristiti za kutne zavare, također se mogu koristiti metode inspekcije prodora. Površinska inspekcija neferomagnetskih materijala koristi metodu penetracijske detekcije. Tijekom ispitivanja bez razaranja površine kamiona cisterni treba naglasiti sljedeće dijelove: ① Pukotine nastale zavarivanjem i zamorom često postoje u zavaru i zoni zavara pod utjecajem topline, posebno u ušću zavara u obliku slova T, kutnom zavaru, sučeonom zavaru i površinskim defektima zavara. ② Do pucanja uslijed zamora i korozije lako dolazi na mjestima s velikim lokalnim naprezanjem. Veće naprezanje u spremniku tankera uglavnom se stvara na mjestu gdje je struktura diskontinuirana, kao što je oko otvora šahta spremnika, rupa za ugradnju sigurnosnog ventila, dno spremnika u sredini spremnika nalazi se na ploči ležaja sedla, te kombinacija spremnika i dijelova kazete, prijelazni dio glave i njegova blizina, kraj cilindra i pribor za zavarivanje. Detekcija magnetskih čestica općenito koristi prijenosni detektor grešaka na jarmu, koji je jednostavne strukture, male težine i jednostavan za korištenje. Metoda jarma koristi jednozglobne i višezglobne jarmove za uzdužno magnetiziranje obratka, što je prikladno za lokalnu kontrolu zavara spremnika, kao što su sučeoni zavari i kutni zavari. Njegove karakteristike su jednostavna oprema i praktičan rad, ali budući da je potrebno napraviti najmanje dva neovisna testa okomita jedan na drugi na istoj lokaciji, učinkovitost je niska i lako je uzrokovati promašenu detekciju. Metoda križnog jarma koristi rotirajuće magnetsko polje za magnetiziranje obratka, što je prikladno za lokalnu inspekciju sučeonog zavara spremnika. Budući da se ukršteni magnetski jaram može koristiti za dobivanje rotirajućeg magnetskog polja, osjetljiv je i pouzdan, a učinkovitost otkrivanja nedostataka je visoka, pa se naširoko koristi u pregledu spremnika. Metoda potpuno kontinuiranog magnetiziranja obično se koristi za magnetiziranje obratka pomoću rotirajućeg magnetskog polja. Standard JB 4730 navodi da se specifikacija magnetizacije metode jarma može odrediti na temelju trake za ispitivanje osjetljivosti ili sile podizanja. Za jaram, kada je udaljenost između polova elektromagnetskog jarma 200 mm, AC elektromagnetski jaram trebao bi imati silu podizanja od najmanje 44 N, a DC elektromagnetski jaram trebao bi imati silu podizanja od najmanje 177 N. Razmak magnetskih polova trebao bi biti kontroliran između 50 i 200 mm, ali efektivno područje magnetizacije definirano je kao područje od ± 50 mm na oba strane dvopolnog priključka koje se između dva ispitivanja trebaju preklapati 15 mm; za križni jaram, zahtjev za silu dizanja je ≮88 N. Kada se ispitivanje magnetskim česticama ne može provesti zbog strukture ili materijala, koristi se ispitivanje penetracijom. Ispitivanje prodora u automobilske i željezničke cisterne uglavnom koristi pregled prodora boje. Prije testiranja, površina zavara mora se očistiti alatima kao što su brusilice i željezne četke kako bi se uklonili ostaci kao što su troska od zavarivanja, hrđa i masni oksidni slojevi te spriječilo blokiranje površinskih defekata tijekom čišćenja. U uvjetima od 15-50 ℃, vrijeme prodiranja penetranta općenito je ≮10 min. Otapalo se obično uklanja brisanjem. Općenito, prvo brišite čistom krpom bez dlačica dok se ne ukloni veći dio viška penetranta, a zatim brišite čistom krpom bez dlačica ili papirom umočenim u sredstvo za čišćenje, dok se sav višak penetranta ne ukloni s ispitne površine. Obrišite, nemojte brisati naprijed-nazad i nemojte ispirati izravno sredstvom za čišćenje na površini koju pregledavate. Slikanje zavarivanja obično se raspršuje. Nakon prskanja sredstva za slikanje 3 do 5 minuta, prikazana slika se može promatrati golim okom ili uz pomoć 3 do 5 puta povećala. Promatranje treba provoditi pod uvjetom da je vidljiva svjetlost na površini koja se pregledava > 500 lx.

2. 2 Zračna inspekcija
Prednost radiografske inspekcije je da su defekti kvalitativno točni i intuitivni, što je pogodno za mnoge ljude da analiziraju defekte. Za sveobuhvatan pregled unutarnjih i vanjskih kamiona cisterni tijekom uporabe, izbor energije zraka ovisi o debljini izratka za transiluminaciju i vrsti materijala, a ponekad i ovisno o uvjetima opreme. Općenito, kako se energija zrake smanjuje, kontrast transiluminacijske slike raste. Stoga, kada vrijeme ekspozicije dopušta, treba koristiti nižu energiju zraka što je više moguće. Osim toga, nedostaci iznad standarda otkriveni ultrazvučnim ispitivanjem obično se ponovno ispituju radiografskim ispitivanjem kako bi se dodatno odredila priroda i specifično mjesto oštećenja i pružila osnova za popravak oštećenja.

2. 3 ultrazvučno ispitivanje
Zbog niske cijene i velike brzine ultrazvučnog pregleda, visoka stopa otkrivanja površinskih defekata prikladna je za sučeone i kutne zavare. Instrument za detekciju je male veličine, male težine, pogodan za korištenje na gradilištu iu usporedbi sa zračenjem. Ne šteti ljudima, pa se naširoko koristi u sveobuhvatnom pregledu spremnika. S razvojem tehnologije, ultrazvučna metoda detekcije uspjela je precizno kvantificirati nedostatke, što daje osnovne uvjete za procjenu mehanike loma nedostataka. Za ukopane nedostatke koji prelaze standard, postoje mnogi slučajevi gdje se sigurnost njihove uporabe utvrđuje metodom procjene sigurnosti. 'Pravilnik o upravljanju sigurnošću željezničkih cisterni za ukapljeni plin' predlaže sveobuhvatne zahtjeve za tehničku ocjenu za cisterne za tekući klor, tekući sumporni dioksid s životnim vijekom dužim od 15 godina i cisterne s drugim medijima koji imaju životni vijek duži od 20 godina, ali ne navodi sadržaj procjene. Neke inspekcijske jedinice koriste metodu procjene sigurnosti kako bi otkrile mogu li se koristiti spremnici s nedostacima koji prelaze standard. Nedavno revidirani JB 4730 propisuje da je metoda za mjerenje visine nedostataka u ultrazvučnoj detekciji metoda difrakcijskog vala s nedostatkom krajnje točke, metoda krajnjeg maksimalnog odjeka i metoda od 6 dB, itd., ali metoda s najvećom točnošću mjerenja trenutačno je metoda difrakcijskog vala s krajnjom točkom greške, s točnim rasponom od 0,5 do 1 mm. Rezolucija ultrazvučne detekcije važan je pokazatelj ultrazvučne detekcije, koja se dijeli na vremensku rezoluciju, prostornu rezoluciju i kontrastnu rezoluciju. Vremenska rezolucija odražava pouzdanost rezultata testa u vremenu, osiguravajući da nijedan test ne nedostaje tijekom testa. Prostorna rezolucija odnosi se na sposobnost razlikovanja dva susjedna reflektora pod određenim uvjetima. Kontrastna rezolucija je mjera do koje se dvije susjedne strukture na ultrazvučnoj slici mogu razlikovati. Kako bi se poboljšala rezolucija detekcije, teoretsko istraživanje metode TOFD, metode faznog niza i metode holografske slike je zrelo, a odgovarajući ultrazvučni ispitni instrumenti počeli su se popularizirati i primjenjivati. Ove metode mogu dobiti intuitivniji prikaz i točnije podatke o unutarnjim nedostacima.

Ispitivanje magnetskog pamćenja
Zbog strukturnih diskontinuiteta kao što su glave, otvori i mlaznice, zaostala naprezanja u zavarenom spoju, oslonac spremnika, zaostala naprezanja nastala obradom tlačnih komponenti i diskontinuiteti u unutarnjoj strukturi materijala, koncentracije naprezanja neizbježno postoje. Ovi dijelovi koncentrirani naprezanjem piezoelektrični disk pretvornik skloni su pucanju od korozije pod naponom i zamornim pukotinama pod kombinacijom čimbenika kao što su mediji, temperatura, tlak i udarci tijekom transporta spremnika. Stoga je pronalaženje dijela koncentracije naprezanja na spremniku, određivanje veličine koncentracije naprezanja i analiza njegovog utjecaja na sigurnosne performanse kamiona cisterne postali ključni u ispitivanju. Konvencionalne metode ispitivanja bez razaranja (kao što su zračenje, ultrazvuk, ispitivanje magnetskim česticama i ispitivanje penetracije) mogu otkriti samo makro defekte određene veličine, a mikro defekte je teško pronaći. Tehnologija detekcije metalne magnetske memorije može detektirati dijelove koncentracije naprezanja koji mogu izazvati oštećenje ili uništenje, što daje osnovu za ranu dijagnozu spremnika. Ispitivanje magnetske memorije uglavnom se koristi za on-line praćenje i periodične preglede spremnika. Svrha je brzo skenirati ukupnu koncentraciju naprezanja opreme, provesti ranu dijagnozu mogućih oštećenja i usredotočiti se na pregled dijelova koji bi mogli imati problema nakon dijagnoze kako bi se osigurala sigurnost korištenja i spriječile nezgode. Budući da test magnetske memorije ne zahtijeva visoku čistoću površine zavara, nije potreban.