Niet-destructief testen van drukvaten - Niet-destructief testen van auto- en spoorwegtanker

Samenvatting: Vat de defecten en mogelijke niet-destructieve testmethoden samen die worden gebruikt bij de vervaardiging en het gebruik van auto's en spoorwegtankers, inclusief straling, ultrageluid, magnetische deeltjes, penetratie, magnetische lekkage, akoestische emissie en testen van magnetisch geheugen, enz., en introduceer alle niet-destructieve kenmerken van detectiemethoden.

Trefwoorden: drukvat; tanker; ultrasoon testen; testen van magnetische deeltjes; radiografische testen; penetratietesten; magnetische lekkagetesten; akoestische emissietests; magnetische geheugen testen.

De voorschriften voor technisch toezicht op de veiligheid van drukschepen omvatten autotankers (voertuigen voor het transport van vloeibaar gas (opleggers), voertuigen voor het transport van vloeistoffen op lage temperatuur (opleggers), spoorwegtankers (het medium is vloeibaar gas en vloeistof op lage temperatuur) en tankcontainers (het medium bestaat uit vloeibare gassen en cryogene vloeistoffen) worden gezamenlijk mobiele drukvaten genoemd en zijn verkrijgbaar in de typen normale temperatuur, lage temperatuur en cryogene vloeistoffen. Ze worden veel gebruikt op het gebied van aardolie en chemie, ruimtevaart, elektronica en machines, voedsel en tabak, en medische behandelingen. Met name de afgelopen jaren heeft China het tempo van de stedelijke vergassing versneld en de bescherming van het milieu vergroot. Het bedrag liep snel op. Omdat de meeste media die worden opgeslagen en getransporteerd door mobiele drukvaten ontvlambare, explosieve en schadelijke vloeibare gassen en vloeistoffen met een lage temperatuur zijn, zoals plotselinge veiligheidsongevallen, zal dit grote schade toebrengen aan nationale eigendommen en de levens van mensen. Daarom moet het mobiele drukvat worden getest om het veilige gebruik ervan te garanderen. De kenmerken en vereisten van de niet-destructieve testtechnologie die in verschillende stadia wordt gebruikt, zullen worden samengevat op basis van de kenmerken van de vervaardiging en het gebruik ervan. Daarnaast zal in de volgende onderwerpen specifiek de niet-destructieve testtechnologie voor lagetemperatuur- en diepgekoelde containers worden besproken.

Autotankwagens en spoorwegtankwagens betreffen vakgebieden zoals verkeersmanagement, brandbeveiliging op het gebied van de openbare veiligheid, speciale uitrusting en het transport van gevaarlijke chemicaliën. De bestaande niet-destructieve testtechnologieën van China zijn vereiste voorschriften of technische specificaties piëzo-keramische kristallen voor deze twee soorten mobiele drukvaten hebben voornamelijk de originele nationale kwaliteit. Regelgeving inzake de veiligheid van drukvaten Technisch toezicht uitgevaardigd door het Technisch Toezichtbureau, Regelgeving inzake de periodieke inspectie van drukvaten uitgegeven door de Algemene Administratie van Kwaliteitstoezicht, Inspectie en Quarantaine, Regelgeving inzake het veiligheidstoezicht op voertuigen en tankers op vloeibaar gas uitgevaardigd door het voormalige Ministerie van Arbeid, en de 'Regels voor het beheer van de veiligheid van tankers voor vloeibaar gas' van het Ministerie van Chemische Industrie; De relevante normen met betrekking tot de twee soorten niet-destructief testen van mobiele drukvaten zijn JB / T 6897 'Cryogene vloeistoftanker', JB / TQ782 'Liquefied Petroleum Gas Tanker', HG 2599 technische specificaties voor vloeibare ammoniaktankwagens, GB 10478 technische specificaties voor vloeibaar gas spoorwegtankwagens, en GB 10479 technische specificaties voor aluminium spoortankwagens.

Niet-destructieve testtechnologie in het productieproces

De eisen voor de vervaardiging van autotankwagens en spoorwegtankwagens zijn respectievelijk vastgelegd in de 'Veiligheidstoezichtregels voor tankwagens voor vloeibaar gas' en de 'Veiligheidsbeheerregels voor vloeibare gasspoortankwagens' (kortweg twee verordeningen), en de 'Voorschriften voor technisch toezicht voor drukvaartuigen' ((ook wel 'capaciteitsvoorschriften' genoemd) stellen ook eisen aan niet-destructieve tests voor de vervaardiging van deze twee typen mobiele drukvaten. Vanwege de verschillende afdelingen waarin de voorschriften zijn geformuleerd en de implementatiedata verschillend zijn, moeten de productievereisten en de niet-destructieve inspectie-acceptatienormen voor de twee typen mobiele drukvaten ook verschillend zijn. Voor het niet-destructieve testen bij de productie moet, naast het voldoen aan de ontwerpnormen en documenten, in het algemeen ook aan de vereisten van de 'Capaciteitsvoorschriften' worden voldaan van de twee typen voertuigen die niet onder de voorschriften vallen, moeten ook voldoen aan de eisen van de twee bovengenoemde voorschriften.

1.1 Niet-destructief onderzoek van grondstoffen

Koolstofstaal en laaggelegeerde stalen platen worden gebruikt voor de productie van tanks en moeten één voor één worden onderworpen aan ultrasone tests. Het ultrasone testen van stalen platen moet worden uitgevoerd in overeenstemming met de bepalingen van JB 4730. De gekwalificeerde kwaliteit van stalen platen mag niet lager zijn dan klasse II. Het belangrijkste doel van ultrasoon testen is het opsporen van defecten zoals delaminatie, witte vlekken, gevouwen zware huiden en scheuren die ontstaan ​​tijdens het smelten en walsen van de plaat. Inspectie kan worden uitgevoerd op elk walsvlak van de stalen plaat en de sonde wordt gescand langs evenwijdige lijnen loodrecht op de walsrichting van de stalen plaat met een afstand van 100 mm. Andere soorten scannen kunnen ook worden uitgevoerd volgens de vereisten van het contract, de technische overeenkomst of de tekening. Wanneer er een defect wordt gevonden, moet dit zorgvuldig worden geïnspecteerd en gemeten rond het defectgebied. De aard van het defect moet uitgebreid worden beoordeeld op basis van de golfvormkarakteristieken en het productieproces van stalen platen. De golfvorm van het witpuntdefect is bijvoorbeeld scherp en actief, de herhaalbaarheid is slecht, de onderste golf is aanzienlijk verminderd en het aantal keren is verminderd. Wanneer de sonde wordt verplaatst, zijn de echofluctuaties de een na de ander groot, en de symmetrie van de dikterichting enzovoort.

2.1.2 Niet-destructief onderzoek tijdens productie

Tankwagens uit de auto- en spoorwegsector zijn gevoelig voor een verscheidenheid aan lasfouten, zoals poriën, insluitingen van slak, niet-smeltgedrag, ongelaste onderdelen en scheuren. Het is dus belangrijk om niet-destructieve tests uit te voeren om de laskwaliteit te controleren. Over het algemeen worden de interne defecten van de las geïnspecteerd door middel van radiografie of echografie. Voor hoekverbindingen en T-verbindingen die niet-destructieve inspectie vereisen, moet magnetische poeder- of penetratie-inspectie worden uitgevoerd wanneer radiografie of ultrasone inspectie niet mogelijk is.

De bovengenoemde 'Capaciteitsvoorschriften' en de twee voorschriften leggen de volgende eisen op aan niet-destructief testen tijdens het fabricageproces van tanks: ① Niet-destructief testpersoneel moet worden geëvalueerd in overeenstemming met de 'Kwalificatie-evaluatieregels voor keteldrukvaten voor niet-destructief testen van personeel', en pas na het verkrijgen van een kwalificatiecertificaat kunnen ze niet-destructieve testwerkzaamheden uitvoeren die overeenkomen met het type en het technische niveau van het kwalificatiecertificaat. ② De lasverbindingen van de tank moeten worden gecontroleerd op vorm, grootte en uiterlijk, en na het passeren kunnen niet-destructieve tests worden uitgevoerd. Voor materialen met de neiging tot vertraagde scheurvorming moeten niet-destructieve tests worden uitgevoerd 24 uur nadat het lassen is voltooid; voor materialen met de neiging tot herverhittingsscheuren moeten niet-destructieve testen worden toegevoegd na de warmtebehandeling. ③ De stootvoegen van de tank en het mangat moeten worden geïnspecteerd door middel van radiografie of echografie. ④ Het oppervlak van de hoekverbindingen, zoals mangaten, verstevigingsplaten en leidingen van de tank, moet worden getest met magnetisch poeder of penetratie.
De 'Veiligheidsbeheerregels voor spoorwegtankers voor vloeibaar gas' bepalen ook dat wanneer de 100% ultrasone inspectie wordt gebruikt voor de stootvoegen van de tank, minimaal 20% van de radiografische beoordeling moet worden toegevoegd. De heronderzoekslocatie moet het snijpunt van de las en de verdachte locatie van ultrasone inspectie omvatten. Wanneer uit de herinspectie blijkt dat er sprake is van een defect dat te hoog is, moet de herinspectielengte van 10% (de totale lengte van de overeenkomstige las) worden vergroot. Als het overmatige defect nog steeds wordt gevonden, moet een 100% herinspectie worden uitgevoerd. De testnorm wordt uitgevoerd volgens JB 4730. De kwaliteitseisen van röntgenfoto's mogen niet lager zijn dan AB-kwaliteit. Voor stootvoegen die 100% getest zijn, is het testresultaat niet lager dan klasse II om in aanmerking te komen. Voor stootvoegen met 100% ultrasoon testen is GradeⅠ acceptabel. Vóór het testen van magnetische deeltjes of penetratie moet het geteste oppervlak worden gepolijst om de metaalglans bloot te leggen, en moeten de las en het basismetaal soepel overgaan. De test wordt uitgevoerd volgens de JB4730-norm en de testresultaten zijn gekwalificeerd.

3.2 Niet-destructieve testtechnologie voor in gebruik zijnde auto's en tankwagens

In het 'Reglement periodieke keuring drukvaten' is voor de keuring van tankschepen een speciale bijlage 'Reguliere eisen periodieke keuring mobiele drukvaten' geformuleerd. Het integreert de 'Capaciteitsverordeningen' en de twee verordeningen, en stelt meer gestandaardiseerde, specifieke en operationele strenge periodieke inspectie-eisen voor. De uniforme specificaties zoals de tussentijdse en revisie van spoorwegtankers in mobiele drukvaten en de tussentijdse inspectie van tankcontainers worden jaarlijkse inspecties en uitgebreide inspecties genoemd, en de inhoud van niet-destructief testen van lassen bij sommige oorspronkelijke jaarlijkse inspecties is onderverdeeld in uitgebreide inspecties. De vereisten voor de inspectie tijdens gebruik van de tanker, 'Regelgeving voor periodieke inspectie van drukvaten', zijn dat 100% oppervlakte-inspectie van hoeklassen en stomplassen aan de binnenkant van de tank moet worden uitgevoerd. Wanneer een van de volgende omstandigheden zich voordoet, moet de lasser ook worden gestraald of steekproefsgewijs worden geïnspecteerd, dat wil zeggen: ① de tanker is al meer dan 10 jaar buiten dienst en opnieuw in bedrijf gesteld. ② Repareer lasonderdelen tijdens gebruik. ③ waar de hoeveelheid verkeerde uitlijning en randhoek de standaard overschrijden. ④ lekkage van lasverbindingen en verlengingen aan beide uiteinden. ⑤ Door het ongeval zijn de lasverbindingen van de tank of de nabijgelegen lassen ernstig beschadigd en vervormd. ⑥ De plaats waar de laatste inspectie van verborgen gebreken werd vermoed en een vervolginspectie nodig was. ⑦Het heeft de neiging tot spanningscorrosie, zoals uitpuilen van waterstof. ⑧Vereist door de gebruiker of noodzakelijk geacht door de inspecteur. Voor degenen die een willekeurige inspectie door middel van radiografie of echografie hebben ondergaan, wordt de volgende uitgebreide inspectie, als er geen defecten worden gevonden door uiterlijk- of oppervlakte-inspectie, over het algemeen niet geïnspecteerd, maar moet de tank na twee uitgebreide inspectiecycli worden onderworpen aan radiografie of echografie. Met de verrijking van detectiemethoden kan voor de detectie van tankwagens tijdens het gebruik ook akoestische emissie worden gebruikt om de activiteit van defecten te bepalen, of kunnen magnetische geheugendetectiemethoden worden gebruikt om te bepalen of er vermoeidheidsschade bestaat in bepaalde geconcentreerde gebieden met hoge spanning, en kunnen magnetische lekdetectiemethoden worden gebruikt. Door de corrosiestatus van het binnenoppervlak van de tank te monitoren vanaf het buitenoppervlak van de tank, zijn deze technologieën bijzonder geschikt voor de dagelijkse detectie van tankwagens tijdens het gebruik.

4.2.1 Oppervlakte-inspectie

Tijdens de volledige inspectie van de tanker worden hoeklassen zoals mangaten, verstevigingsplaten en mondstukken aan de tank en de stomplassen aan de binnenzijde allemaal aan de oppervlakte getest. De oppervlakte-inspectie van de stomplassen van ferromagnetische materialen maakt over het algemeen gebruik van magnetische deeltjesinspectie. Bij magnetische poederinspectie van piëzo-elektrische keramische transducers kunnen niet worden gebruikt voor hoeklassen; er kunnen ook penetratie-inspectiemethoden worden gebruikt. Bij de oppervlakte-inspectie van niet-ferromagnetische materialen wordt gebruik gemaakt van de penetratiedetectiemethode. Tijdens het niet-destructieve testen van het oppervlak van tankwagens moeten de volgende onderdelen worden benadrukt: ① Las- en vermoeiingsscheuren komen vaak voor in de las en de door hitte beïnvloede zone van de las, vooral in de T-vormige monding van de las, hoeklas, stuiklas en lasoppervlaktedefecten. ② Vermoeiings- en spanningscorrosiescheuren kunnen gemakkelijk optreden op plaatsen met hoge lokale spanningen. De hogere spanning in de tanktank wordt voornamelijk gegenereerd op de plaats waar de structuur discontinu is, zoals rond de mangatopening van de tank, het installatiegat van de veiligheidsklep, de tankbodem in het midden van de tank bevindt zich op de zadellagerplaat en de combinatie van de tank en de cassetteonderdelen, het overgangsgedeelte van de kop en zijn omgeving, het uiteinde van de cilinder en de lasaccessoires. Magnetische deeltjesdetectie maakt over het algemeen gebruik van een draagbare jukfoutdetector, die eenvoudig van structuur, licht van gewicht en gemakkelijk te gebruiken is. De jukmethode maakt gebruik van jukken met één of meerdere verbindingen om het werkstuk in de lengterichting te magnetiseren, wat geschikt is voor lokale inspectie van tanklassen, zoals stomplassen en hoeklassen. De kenmerken zijn eenvoudige apparatuur en gemakkelijke bediening, maar omdat het nodig is om op dezelfde locatie ten minste twee onafhankelijke tests loodrecht op elkaar uit te voeren, is de efficiëntie laag en is het gemakkelijk om gemiste detectie te veroorzaken. De kruisjukmethode maakt gebruik van een roterend magnetisch veld om het werkstuk te magnetiseren, wat geschikt is voor de lokale inspectie van de stuiklas van de tank. Omdat het gekruiste magnetische juk kan worden gebruikt om het roterende magnetische veld te verkrijgen, is het gevoelig en betrouwbaar en is de foutdetectie-efficiëntie hoog, dus wordt het veel gebruikt bij tankinspectie. Een volledig continue magnetisatiemethode wordt gewoonlijk gebruikt om een ​​werkstuk te magnetiseren met behulp van een roterend magnetisch veld. De JB 4730-norm specificeert dat de magnetisatiespecificatie van de jukmethode kan worden bepaald op basis van de gevoeligheidsteststrip of de hefkracht. Voor het juk, wanneer de afstand tussen de polen van het elektromagnetische juk 200 mm bedraagt, moet het elektromagnetische AC-juk een hefkracht hebben van ten minste 44 N, en het elektromagnetische gelijkstroomjuk een hefkracht van ten minste 177 N. De magnetische poolafstand moet worden gecontroleerd tussen 50 en 200 mm, maar het effectieve magnetisatiegebied wordt gedefinieerd als het gebied van ± 50 mm aan beide zijden van de tweepolige verbinding, dat moet overlappen met 15 mm tussen twee tests; voor een kruisjuk bedraagt ​​de hefkrachtvereiste ≮88 N. Wanneer het testen van magnetische deeltjes niet kan worden uitgevoerd vanwege de structuur of het materiaal, wordt gebruik gemaakt van penetratietesten. Bij penetratietesten in auto- en spoorwegtankers wordt hoofdzakelijk gebruik gemaakt van kleurpenetratie-inspectie. Vóór het testen moet het oppervlak van de las worden gereinigd met gereedschappen zoals slijpmachines en ijzerborstels om vuil zoals lasslakken, roest en olieachtige oxidelagen te verwijderen en te voorkomen dat oppervlaktedefecten tijdens het reinigen worden geblokkeerd. Onder de voorwaarde van 15-50 ℃ is de penetratietijd van penetrant over het algemeen ≮10 min. Het oplosmiddel wordt gewoonlijk verwijderd door af te vegen. Over het algemeen veegt u eerst af met een schone, niet-haarloze doek totdat het grootste deel van de overtollige penetrant is verwijderd, en veegt u vervolgens af met een schone, niet-haarloze doek of papier gedrenkt in een reinigingsmiddel, totdat al het overtollige penetrant van het testoppervlak is verwijderd. Veeg schoon, veeg niet heen en weer en spoel niet rechtstreeks met het reinigingsmiddel op het te inspecteren oppervlak. Lasbeeldvorming wordt meestal gespoten. Na het vernevelen van het beeldvormende middel gedurende 3 tot 5 minuten kan het weergegeven beeld worden waargenomen met het blote oog of met behulp van een 3 tot 5 maal vergrootglas. De waarneming dient te worden uitgevoerd onder de voorwaarde dat het zichtbare licht op het te inspecteren oppervlak > 500 lx is.

2. 2-straalsinspectie
Het voordeel van radiografische inspectie is dat de defecten kwalitatief accuraat en intuïtief zijn, wat voor veel mensen handig is om de defecten te analyseren. Voor een uitgebreide inspectie van de interne en externe tankwagens tijdens gebruik hangt de keuze van de straalenergie af van de dikte van het transilluminatiewerkstuk en het type materiaal, en soms van de omstandigheden van de uitrusting. Over het algemeen neemt het contrast van het transilluminatiebeeld toe naarmate de energie van de straal afneemt. Daarom moet, wanneer de belichtingstijd dit toelaat, zoveel mogelijk de lagere straalenergie worden gebruikt. Bovendien worden door ultrasoon onderzoek gevonden defecten die te hoog zijn, doorgaans opnieuw onderzocht met radiografische tests om de aard en specifieke locatie van het defect verder te bepalen en een basis te bieden voor defectreparatie.

2. 3 ultrasoon testen
Vanwege de lage kosten en hoge snelheid van ultrasone inspectie is het hoge detectiepercentage van gebiedsdefecten geschikt voor stomplassen en hoeklassen. Het detectie-instrument is klein van formaat, licht van gewicht, gemakkelijk te gebruiken ter plaatse en vergeleken met straling. Geen schade aan mensen, dus het wordt veel gebruikt bij de uitgebreide inspectie van tanks. Met de ontwikkeling van de technologie is de ultrasone detectiemethode in staat geweest om defecten nauwkeurig te kwantificeren, wat de basisvoorwaarden biedt voor de breukmechanische evaluatie van defecten. Voor verborgen defecten die de norm overschrijden, zijn er veel gevallen waarin de veiligheid van het gebruik ervan wordt bepaald door de methode van veiligheidsbeoordeling. De 'Veiligheidsbeheersvoorschriften voor vloeibare gasspoortankers' stellen uitgebreide technische beoordelingseisen voor voor vloeibaar chloor, vloeibare zwaveldioxidetankers met een levensduur van meer dan 15 jaar en tankers met andere media die een levensduur van meer dan 20 jaar hebben, maar specificeert niet de inhoud van de beoordeling. Sommige inspectie-eenheden gebruiken de methode van veiligheidsbeoordeling om erachter te komen of de tanks met defecten die de norm overschrijden, kunnen worden gebruikt. De onlangs herziene JB 4730 bepaalt dat de methode voor het meten van de hoogte van defecten bij ultrasone detectie de foutieve eindpuntdiffractiegolfmethode, de maximale echomethode en de 6dB-methode, enz. is, maar de methode met de hoogste meetnauwkeurigheid op dit moment is de fouteindpuntdiffractiegolfmethode, met een nauwkeurig bereik van 0, 5 tot 1 mm. De detectieresolutie van echografie is een belangrijke indicator voor ultrasone detectie, die is onderverdeeld in tijdresolutie, ruimteresolutie en contrastresolutie. De tijdresolutie weerspiegelt de betrouwbaarheid van de testresultaten in de tijd, zodat er tijdens de test geen ontbrekende test is. Ruimtelijke resolutie verwijst naar het vermogen om onder bepaalde omstandigheden twee aangrenzende reflectoren te onderscheiden. Contrastresolutie is een maatstaf voor de mate waarin twee aangrenzende structuren in een echografiebeeld kunnen worden onderscheiden. Om de detectieresolutie te verbeteren, is het theoretische onderzoek naar de TOFD-methode, de phased array-methode en de holografische beeldvormingsmethode volwassen geworden en zijn de overeenkomstige ultrasone testinstrumenten populair geworden en toegepast. Deze methoden kunnen een meer intuïtieve weergave en nauwkeurigere gegevens van interne defecten verkrijgen.

Magnetische geheugentest
Als gevolg van structurele discontinuïteiten zoals koppen, mangaten en mondstukken, restspanningen in de las, ondersteuning van de container, restspanningen veroorzaakt door de verwerking van drukcomponenten en discontinuïteiten in de interne structuur van het materiaal, ontstaan ​​er onvermijdelijk spanningsconcentraties. Deze spanningsgeconcentreerde delen piëzo-elektrische schijftransducer zijn gevoelig voor spanningscorrosiescheuren en vermoeiingsscheuren onder de combinatie van factoren zoals media, temperatuur, druk en stoten tijdens tanktransport. Daarom zijn het vinden van het spanningsconcentratiegedeelte op de tank, het bepalen van de grootte van de spanningsconcentratie en het analyseren van de impact ervan op de veiligheidsprestaties van de tankwagen de sleutel geworden bij het testen. Conventionele niet-destructieve testmethoden (zoals stralings-, ultrageluid-, magnetische deeltjes- en penetratietests) kunnen alleen macrodefecten van een bepaalde omvang detecteren, en het is moeilijk om microdefecten te vinden. De metalen magnetische geheugendetectietechnologie kan de spanningsconcentratiedelen detecteren die schade of vernietiging kunnen veroorzaken, wat een basis vormt voor een vroege diagnose van de tank. Magnetische geheugentests worden voornamelijk gebruikt voor online monitoring en periodieke inspectie van tanks. Het doel is om snel de algehele spanningsconcentratie van de apparatuur te scannen, een vroege diagnose van mogelijke schade uit te voeren en zich te concentreren op het beoordelen van de onderdelen die mogelijk problemen hebben na de diagnose om de gebruiksveiligheid te garanderen en ongelukken te voorkomen. Omdat de magnetische geheugentest geen hoge zuiverheid van het lasoppervlak vereist, is dit niet nodig.