Pengujian Non-destruktif pada Kapal Tekanan —— Uji non-destruktif pada Kapal Tanker Mobil dan Kereta Api

Abstrak: Ringkaslah cacat dan kemungkinan metode pengujian non-destruktif yang digunakan dalam pembuatan dan penggunaan mobil dan kapal tanker kereta api, termasuk radiasi, ultrasound, partikel magnetik, penetrasi, kebocoran magnetik, emisi akustik, dan pengujian memori magnetik, dll., dan perkenalkan masing-masing Karakteristik metode deteksi non-destruktif.

Kata Kunci: bejana tekan; truk tangki; pengujian ultrasonik; pengujian partikel magnetik; pengujian radiografi; pengujian penetrasi; pengujian kebocoran magnetik; pengujian emisi akustik; pengujian memori magnetik.

Peraturan Pengawasan Teknis Keselamatan Kapal Tekanan meliputi mobil tanker (kendaraan pengangkut gas cair (semi-trailer), kendaraan pengangkut cairan suhu rendah (semi-trailer)), kapal tanker kereta api (medianya adalah gas cair dan cairan suhu rendah) dan wadah tangki (medianya adalah gas cair dan cairan kriogenik) secara kolektif disebut sebagai bejana bertekanan bergerak dan tersedia dalam tipe suhu normal, suhu rendah, dan kriogenik. Mereka banyak digunakan di bidang perminyakan dan kimia, dirgantara, elektronik dan permesinan, makanan dan tembakau, serta perawatan medis. Secara khusus, dalam beberapa tahun terakhir, Tiongkok telah mempercepat laju gasifikasi perkotaan dan meningkatkan perlindungan lingkungan. Jumlahnya meningkat pesat. Karena sebagian besar media yang disimpan dan diangkut dengan bejana bertekanan bergerak adalah gas cair dan cairan bersuhu rendah yang mudah terbakar, mudah meledak, dan berbahaya, seperti kecelakaan keselamatan mendadak, hal ini akan membawa kerugian besar bagi harta benda nasional dan kehidupan masyarakat. Oleh karena itu, bejana tekan bergerak harus diuji untuk memastikan keamanan penggunaannya. Karakteristik dan persyaratan teknologi pengujian non-destruktif yang digunakan pada berbagai tahap akan diringkas menurut karakteristik pembuatan dan penggunaannya. Selain itu, teknologi pengujian non-destruktif untuk wadah bersuhu rendah dan berpendingin dalam akan dibahas secara khusus pada topik berikutnya.

Truk tangki mobil dan truk tangki kereta api melibatkan bidang profesional seperti manajemen lalu lintas, perlindungan kebakaran keamanan publik, peralatan khusus, dan pengangkutan bahan kimia berbahaya. Teknologi pengujian non-destruktif yang ada di Tiongkok memerlukan peraturan atau spesifikasi teknis kristal keramik piezo untuk kedua jenis bejana tekan bergerak ini sebagian besar memiliki kualitas asli nasional. Peraturan Pengawasan Teknis Keselamatan Kapal Tekanan yang dikeluarkan oleh Biro Pengawasan Teknis, Peraturan Pemeriksaan Berkala Kapal Tekanan yang dikeluarkan oleh Administrasi Umum Pengawasan Mutu, Inspeksi dan Karantina, Peraturan Pengawasan Keselamatan Kendaraan dan Tanker Gas Cair yang diundangkan oleh Kementerian Tenaga Kerja sebelumnya, dan Peraturan Manajemen Keselamatan Kapal Tanker Kereta Api Gas Cair Kementerian Perindustrian Kimia; Standar yang relevan terkait dengan dua jenis pengujian non-destruktif bejana tekan bergerak adalah JB / T 6897 'Cryogenic Liquid Tanker', JB / TQ782 'Liquefied Petroleum Gas Tanker', Spesifikasi Teknis HG 2599 untuk Truk Tangki Amonia Cair, Spesifikasi Teknis GB 10478 untuk Truk Tangki Kereta Api Gas Cair, dan Spesifikasi Teknis GB 10479 untuk Truk Tangki Rel Aluminium.

Teknologi pengujian non-destruktif dalam proses pembuatan

Persyaratan untuk pembuatan truk tangki mobil dan truk tangki kereta api masing-masing diatur dalam 'Peraturan Pengawasan Keselamatan Truk Tangki Kendaraan Gas Cair' dan 'Peraturan Manajemen Keselamatan Truk Tangki Kereta Api Gas Cair' (disingkat dua peraturan), dan 'Peraturan Pengawasan Teknis Keselamatan Kapal Tekanan' ((Disebut sebagai 'peraturan kapasitas') juga mengedepankan persyaratan pengujian non-destruktif untuk pembuatan kedua jenis bejana tekan bergerak ini. Karena departemen yang berbeda di mana peraturan dirumuskan dan tanggal pelaksanaannya berbeda, persyaratan manufaktur dan standar penerimaan inspeksi non-destruktif untuk kedua jenis bejana tekan bergerak juga berbeda. Untuk pengujian non-destruktif di bidang manufaktur, selain memenuhi standar desain dan dokumen, persyaratan 'Peraturan Kapasitas' juga harus dipenuhi secara umum. Pengujian Peralatan Tekanan'. Persyaratan khusus lainnya dari kedua jenis kendaraan yang tidak tercakup dalam Peraturan juga harus memenuhi persyaratan kedua peraturan di atas.

1.1 Pengujian bahan mentah yang tidak merusak

Pelat baja baja karbon dan baja paduan rendah yang digunakan untuk pembuatan tangki harus menjalani pengujian ultrasonik satu per satu. Pengujian ultrasonik pelat baja harus dilakukan sesuai dengan ketentuan JB 4730. Nilai pelat baja yang memenuhi syarat tidak boleh lebih rendah dari Kelas II. Tujuan utama pengujian ultrasonik adalah untuk menemukan cacat seperti delaminasi, bintik putih, kulit tebal terlipat, dan retakan yang timbul selama peleburan dan penggulungan lembaran. Inspeksi dapat dilakukan pada setiap bidang gelinding pelat baja, dan probe dipindai sepanjang garis paralel yang tegak lurus terhadap arah gelinding pelat baja dengan jarak 100 mm. Jenis pemindaian lainnya juga dapat dilakukan sesuai dengan persyaratan kontrak, perjanjian teknis, atau gambar. Jika ditemukan cacat, harus diperiksa dan diukur dengan cermat di sekitar area cacat. Sifat cacat harus dinilai secara komprehensif berdasarkan karakteristik bentuk gelombang dan proses pembuatan pelat baja. Misalnya, bentuk gelombang cacat titik putih tajam dan aktif, pengulangannya buruk, gelombang bawah berkurang secara signifikan, dan jumlah kali berkurang. Ketika probe digerakkan, fluktuasi gema menjadi besar, satu demi satu, dan arah ketebalan simetri dan seterusnya.

2.1.2 Pengujian tak rusak selama pembuatan

Truk tangki otomotif dan kereta api rentan terhadap berbagai cacat pengelasan, seperti pori-pori, inklusi terak, non-fusi, tidak dilas, dan retak, sehingga penting untuk menggunakan pengujian non-destruktif untuk mengontrol kualitas pengelasan. Umumnya, cacat internal pada lasan diperiksa dengan radiografi atau ultrasonografi. Untuk sambungan sudut dan sambungan T yang memerlukan pemeriksaan non-destruktif, pemeriksaan bubuk magnet atau penetrasi harus dilakukan bila pemeriksaan radiografi atau ultrasonografi tidak memungkinkan.

'Peraturan Kapasitas' yang disebutkan di atas dan kedua peraturan tersebut memberlakukan persyaratan berikut pada pengujian non-destruktif dalam proses pembuatan tangki: ① Personil pengujian non-destruktif harus dievaluasi sesuai dengan 'Peraturan Evaluasi Kualifikasi Personil Pengujian Non-destruktif Bejana Tekanan Boiler', dan hanya setelah memperoleh sertifikat kualifikasi mereka dapat melakukan pekerjaan pengujian tak merusak yang sesuai dengan jenis dan tingkat teknis sertifikat kualifikasi. ② Sambungan las tangki harus diperiksa bentuk, ukuran dan kualitas tampilannya, dan pengujian non-destruktif dapat dilakukan setelah dilewati. Untuk bahan dengan kecenderungan retak tertunda, pengujian non-destruktif harus dilakukan 24 jam setelah pengelasan selesai; untuk bahan dengan kecenderungan retak akibat panas ulang, pengujian non-destruktif harus ditambahkan setelah perlakuan panas. ③ Sambungan pantat tangki dan lubang got harus diperiksa dengan radiografi atau USG. ④ Permukaan sambungan sudut, seperti lubang got, pelat penguat, dan pipa tangki, harus diuji dengan bubuk magnet atau penetrasi.
'Peraturan Manajemen Keselamatan Tanker Kereta Api Gas Cair' juga menetapkan bahwa ketika inspeksi ultrasonik 100% digunakan untuk sambungan pantat tangki, setidaknya 20% dari tinjauan radiografi harus ditambahkan. Lokasi pemeriksaan ulang harus mencakup persimpangan las dan lokasi pemeriksaan ultrasonik yang mencurigakan. Jika pemeriksaan ulang menemukan adanya cacat yang melebihi standar, panjang pemeriksaan ulang sebesar 10% (total panjang las yang bersangkutan) harus ditambah. Jika masih ditemukan cacat yang melebihi standar, harus dilakukan pemeriksaan ulang 100%. Standar pengujian dilakukan menurut JB 4730. Persyaratan mutu radiografi tidak boleh lebih rendah dari mutu AB. Untuk sambungan butt yang diuji 100%, hasil pengujiannya tidak lebih rendah dari Kelas II untuk memenuhi syarat. Untuk sambungan pantat dengan pengujian ultrasonik 100%, GradeⅠ dapat diterima. Sebelum pengujian partikel magnetik atau penetrasi, permukaan yang diuji harus dipoles untuk memperlihatkan kilau logam, dan pengelasan serta logam dasar harus dialihkan dengan mulus. Pengujian dilakukan sesuai dengan standar JB4730, dan hasil pengujian memenuhi syarat tingkatⅠ.

3.2 Teknologi pengujian tak rusak untuk mobil dan kapal tanker kereta api yang sedang digunakan

'Peraturan Inspeksi Berkala Kapal Tekanan' telah merumuskan lampiran khusus 'Persyaratan Reguler untuk Inspeksi Berkala Kapal Tekanan Bergerak' untuk inspeksi kapal tanker. Peraturan ini mengintegrasikan 'Peraturan Kapasitas' dan kedua peraturan tersebut, serta mengusulkan persyaratan inspeksi berkala yang lebih terstandarisasi, spesifik, dan operasional. Spesifikasi terpadu seperti pemeriksaan perantara dan perombakan kapal tanker kereta api di bejana bertekanan bergerak dan pemeriksaan perantara wadah tangki disebut inspeksi tahunan dan inspeksi komprehensif, dan isi pengujian las non-destruktif dalam beberapa inspeksi tahunan asli dibagi menjadi inspeksi komprehensif. Persyaratan untuk inspeksi kapal tanker dalam pelayanan, 'Peraturan untuk Inspeksi Berkala Kapal Tekanan' adalah bahwa inspeksi permukaan 100% pada las fillet dan las butt pada permukaan bagian dalam tangki harus dilakukan. Jika salah satu dari kondisi berikut terjadi, tukang las juga harus menjalani pemeriksaan acak dengan sinar atau ultrasonografi, yaitu, ① kapal tanker telah tidak beroperasi selama lebih dari 10 tahun dan ditugaskan kembali. ② Perbaiki bagian pengelasan saat digunakan. ③ dimana jumlah misalignment dan sudut tepi melebihi standar. ④ kebocoran sambungan las dan ekstensi di kedua ujungnya. ⑤ Akibat kecelakaan tersebut, sambungan las tangki atau las di dekatnya rusak parah dan berubah bentuk. ⑥ Tempat di mana pemeriksaan cacat terkubur terakhir kali dicurigai, dan diperlukan pemeriksaan lanjutan. ⑦Memiliki kecenderungan korosi tegangan seperti penonjolan hidrogen. ⑧Diwajibkan oleh pengguna atau dianggap perlu oleh inspektur. Bagi mereka yang telah menjalani pemeriksaan acak dengan radiografi atau USG, pemeriksaan menyeluruh berikutnya, jika tidak ditemukan cacat berdasarkan penampilan atau pemeriksaan permukaan, umumnya tidak diperiksa, tetapi tangki harus dilakukan radiografi atau USG setelah dua siklus pemeriksaan menyeluruh. Dengan pengayaan metode pendeteksian, untuk pendeteksian truk tangki yang sedang digunakan, emisi akustik juga dapat digunakan untuk menentukan aktivitas cacat, atau metode pendeteksian memori magnetik dapat digunakan untuk menentukan apakah ada kerusakan akibat kelelahan di area terkonsentrasi bertekanan tinggi tertentu, dan metode pendeteksi kebocoran magnetik dapat digunakan. Memantau status korosi pada permukaan bagian dalam tangki dari permukaan luar tangki, teknologi ini sangat cocok untuk deteksi truk tangki yang digunakan sehari-hari.

4.2.1 Inspeksi permukaan

Selama inspeksi penuh terhadap kapal tanker, las fillet seperti lubang got, pelat penguat, dan nozel pada tangki serta las butt pada permukaan bagian dalam semuanya diuji di permukaan. Inspeksi permukaan las butt bahan feromagnetik umumnya menggunakan inspeksi partikel magnetik. Saat pemeriksaan bubuk magnetik transduser keramik piezoelektrik tidak dapat digunakan untuk las fillet, metode inspeksi penetrasi juga dapat digunakan. Inspeksi permukaan bahan non-feromagnetik menggunakan metode deteksi penetrasi. Selama pengujian non-destruktif pada permukaan truk tangki, hal-hal berikut harus ditekankan: ① Retakan las dan kelelahan sering terjadi pada lasan dan zona las yang terkena panas, terutama pada mulut las berbentuk T, las fillet, las butt, dan cacat permukaan las. ② Retak korosi akibat kelelahan dan tegangan mudah terjadi di tempat dengan tegangan lokal yang tinggi. Tegangan yang lebih tinggi pada tangki tanker terutama dihasilkan di tempat yang strukturnya terputus-putus, seperti di sekitar bukaan lubang got tangki, lubang pemasangan katup pengaman, dasar tangki di tengah tangki terletak di pelat bantalan sadel, dan kombinasi tangki dan bagian kaset, bagian transisi kepala dan sekitarnya, ujung silinder dan aksesori las. Deteksi partikel magnetik umumnya menggunakan detektor cacat kuk portabel, yang strukturnya sederhana, ringan, dan mudah digunakan. Metode kuk menggunakan kuk sambungan tunggal dan banyak sambungan untuk memagnetisasi benda kerja secara longitudinal, yang cocok untuk inspeksi lokal pada lasan tangki, seperti las butt dan las fillet. Karakteristiknya adalah peralatan sederhana dan pengoperasian yang mudah, tetapi karena diperlukan setidaknya dua pengujian independen yang tegak lurus satu sama lain di lokasi yang sama, efisiensinya rendah dan mudah menyebabkan deteksi yang terlewat. Metode kuk silang menggunakan medan magnet berputar untuk memagnetisasi benda kerja, yang cocok untuk inspeksi lokal pada las butt tangki. Karena kuk magnet bersilang dapat digunakan untuk memperoleh medan magnet yang berputar, maka kuk tersebut sensitif dan andal serta efisiensi pendeteksian cacatnya tinggi, sehingga banyak digunakan dalam inspeksi tangki. Metode magnetisasi kontinu penuh biasanya digunakan untuk memagnetisasi benda kerja menggunakan medan magnet yang berputar. Standar JB 4730 menetapkan bahwa spesifikasi magnetisasi metode kuk dapat ditentukan berdasarkan strip uji sensitivitas atau gaya angkat. Untuk kuk, jika jarak antar kutub kuk elektromagnetik adalah 200 mm, maka kuk elektromagnetik AC harus memiliki gaya angkat minimal 44 N, dan kuk elektromagnetik DC harus memiliki gaya angkat minimal 177 N. Jarak kutub magnet harus dikontrol antara 50 dan 200 mm, tetapi luas magnetisasi efektif didefinisikan sebagai luas ± 50 mm pada kedua sisi sambungan dua kutub, yang harus tumpang tindih 15 mm antara dua tes; untuk kuk silang, persyaratan gaya angkat adalah ≮88 N. Jika pengujian partikel magnetik tidak dapat dilakukan karena struktur atau material, pengujian penetrasi digunakan. Pengujian penetrasi kapal tanker otomotif dan kereta api terutama menggunakan inspeksi penetrasi warna. Sebelum pengujian, permukaan lasan harus dibersihkan dengan alat seperti gerinda dan sikat besi untuk menghilangkan kotoran seperti terak las, karat dan lapisan oksida berminyak, serta mencegah cacat permukaan tersumbat selama pembersihan. Pada kondisi 15-50 ℃, waktu penetrasi penetran umumnya ≮10 menit. Pelarut biasanya dihilangkan dengan menyeka. Umumnya, lap terlebih dahulu dengan kain bersih tidak berbulu hingga sebagian besar sisa penetran hilang, lalu lap dengan kain bersih atau kertas tidak berbulu yang dicelupkan ke dalam bahan pembersih, hingga semua sisa penetran hilang dari permukaan pengujian. Lap bersih, jangan dilap bolak-balik, dan jangan langsung dibilas dengan bahan pembersih pada permukaan yang diperiksa. Pencitraan pengelasan biasanya disemprotkan. Setelah disemprotkan zat pencitraan selama 3 sampai 5 menit, gambar yang ditampilkan dapat diamati dengan mata telanjang atau dengan bantuan kaca pembesar 3 sampai 5 kali. Pengamatan sebaiknya dilakukan dengan syarat cahaya tampak pada permukaan yang akan diperiksa > 500 lx.

2. Inspeksi Sinar 2
Keuntungan dari inspeksi radiografi adalah cacatnya akurat secara kualitatif dan intuitif, sehingga memudahkan banyak orang untuk menganalisis cacat tersebut. Untuk pemeriksaan menyeluruh terhadap truk tangki internal dan eksternal selama penggunaan, pilihan energi sinar bergantung pada ketebalan benda kerja transiluminasi dan jenis material, dan terkadang bergantung pada kondisi peralatan. Umumnya, seiring dengan berkurangnya energi sinar, kontras gambar transiluminasi meningkat. Oleh karena itu, jika waktu pemaparan memungkinkan, energi sinar yang lebih rendah harus digunakan semaksimal mungkin. Selain itu, cacat melebihi standar yang ditemukan dengan pengujian ultrasonik biasanya diperiksa ulang dengan pengujian radiografi untuk lebih menentukan sifat dan lokasi spesifik dari cacat tersebut dan memberikan dasar untuk perbaikan cacat.

2. 3 pengujian ultrasonik
Karena biaya rendah dan kecepatan tinggi inspeksi ultrasonik, tingkat deteksi cacat area yang tinggi cocok untuk las butt dan las fillet. Alat deteksi ini berukuran kecil, ringan, nyaman digunakan di lokasi, dan dibandingkan dengan radiasi. Tidak membahayakan manusia, sehingga banyak digunakan dalam pemeriksaan tangki secara menyeluruh. Dengan perkembangan teknologi, metode deteksi ultrasonik telah mampu mengukur cacat secara akurat, yang memberikan kondisi dasar untuk evaluasi cacat mekanika patahan. Untuk cacat terkubur yang melebihi standar, banyak kasus dimana keamanan penggunaannya ditentukan oleh metode penilaian keselamatan. 'Peraturan Manajemen Keselamatan Tanker Kereta Api Gas Cair' mengusulkan persyaratan penilaian teknis yang komprehensif untuk kapal tanker klorin cair, sulfur dioksida cair dengan umur lebih dari 15 tahun, dan kapal tanker dengan media lain yang memiliki umur lebih dari 20 tahun, tetapi tidak merinci isi penilaiannya. Beberapa unit inspeksi menggunakan metode penilaian keselamatan untuk mengetahui apakah tangki dengan cacat melebihi standar dapat digunakan. JB 4730 yang baru direvisi menetapkan bahwa metode untuk mengukur ketinggian cacat dalam deteksi ultrasonik adalah metode gelombang difraksi titik akhir cacat, metode gema maksimum akhir dan metode 6dB, dll., tetapi metode dengan akurasi pengukuran tertinggi saat ini adalah metode gelombang difraksi titik akhir cacat, dengan rentang akurat 0,5 hingga 1 mm. Resolusi deteksi ultrasonik merupakan indikator penting deteksi ultrasonik, yang dibagi menjadi resolusi waktu, resolusi ruang, dan resolusi kontras. Resolusi waktu mencerminkan keandalan hasil tes dalam waktu, memastikan bahwa tidak ada tes yang terlewat selama tes. Resolusi spasial mengacu pada kemampuan untuk membedakan dua reflektor yang berdekatan dalam kondisi tertentu. Resolusi kontras adalah ukuran sejauh mana dua struktur yang berdekatan dalam gambar USG dapat dibedakan. Untuk meningkatkan resolusi deteksi, penelitian teoritis metode TOFD, metode array bertahap dan metode pencitraan holografik telah matang, dan instrumen pengujian ultrasonik yang sesuai telah mulai dipopulerkan dan diterapkan. Metode ini dapat memperoleh tampilan yang lebih intuitif dan data cacat internal yang lebih akurat.

Tes memori magnetik
Karena diskontinuitas struktural seperti kepala, lubang got, dan nozel, tegangan sisa pada pengelasan, dukungan wadah, tegangan sisa yang dihasilkan oleh pemrosesan komponen tekanan, dan diskontinuitas pada struktur internal material, konsentrasi tegangan pasti ada. Bagian-bagian yang terkonsentrasi pada tegangan ini transduser cakram piezoelektrik rentan terhadap retak korosi tegangan dan retak lelah akibat kombinasi faktor-faktor seperti media, suhu, tekanan, dan benturan selama pengangkutan tangki. Oleh karena itu, mengetahui bagian konsentrasi tegangan pada tangki, menentukan besar kecilnya konsentrasi tegangan, dan menganalisis dampaknya terhadap kinerja keselamatan truk tangki menjadi kunci dalam pengujian. Metode pengujian non-destruktif konvensional (seperti radiasi, ultrasound, partikel magnetik, dan pengujian penetrasi) hanya dapat mendeteksi cacat makro dengan ukuran tertentu, dan sulit untuk menemukan cacat mikro. Teknologi deteksi memori magnetik logam dapat mendeteksi bagian konsentrasi tegangan yang dapat menyebabkan kerusakan atau kehancuran, yang memberikan dasar untuk diagnosis dini tangki. Pengujian memori magnetik terutama digunakan untuk pemantauan online dan inspeksi tangki secara berkala. Tujuannya adalah untuk dengan cepat memindai konsentrasi tegangan keseluruhan peralatan, melakukan diagnosis dini terhadap kemungkinan kerusakan, dan fokus meninjau bagian-bagian yang mungkin bermasalah setelah diagnosis untuk memastikan keamanan penggunaan dan mencegah kecelakaan. Karena uji memori magnetik tidak memerlukan kebersihan permukaan las yang tinggi, maka hal ini tidak diperlukan.