Неруйнівний контроль посудини під тиском——Неруйнівний контроль автомобільних та залізничних цистерн

Анотація: Узагальніть дефекти та можливі методи неруйнівного контролю, які використовуються у виробництві та експлуатації автомобілів і залізничних цистерн, включаючи випромінювання, ультразвук, магнітні частинки, проникнення, магнітний витік, акустичну емісію та магнітну пам’ять тощо, а також ознайомтеся з характеристиками кожного неруйнівного методу виявлення.

Ключові слова: посудина під тиском; танкер; ультразвукове дослідження; магнітопорошковий контроль; рентгенографічне дослідження; тестування на проникнення; магнітне тестування на витік; випробування акустичної емісії; перевірка магнітної пам'яті.

Правила технічного нагляду за безпекою посудин, що працюють під тиском, включають автомобільні цистерни (автотранспортні засоби (напівпричепи) для скрапленого газу, транспортні засоби для транспортування низькотемпературних рідин (напівпричепи), залізничні цистерни (середовище — скраплений газ і низькотемпературна рідина) та контейнери-цистерни (середовище — скраплені гази та кріогенні рідини), які разом називаються мобільними посудинами під тиском і доступні в нормальнотемпературний, низькотемпературний і кріогенний типи. Вони широко використовуються в галузях нафтової та хімічної промисловості, аерокосмічної промисловості, електроніки та машинобудування, продуктів харчування та тютюну, а також лікування. Зокрема, в останні роки Китай прискорив темпи газифікації міст і посилив захист навколишнього середовища. Сума швидко зростала. Оскільки більшість засобів масової інформації, які зберігаються та транспортуються мобільними резервуарами під тиском, є легкозаймистими, вибухонебезпечними та шкідливими зрідженими газами та низькотемпературними рідинами, такі як раптові нещасні випадки, це завдасть великої шкоди національній власності та життю людей. Таким чином, пересувний посудину під тиском необхідно перевірити, щоб забезпечити її безпечне використання. Характеристики та вимоги до технології неруйнівного контролю, яка використовується на різних етапах, будуть узагальнені відповідно до особливостей її виробництва та використання. Крім того, технологія неруйнівного контролю для низькотемпературних і глибоко охолоджених контейнерів буде спеціально обговорюватися в наступних темах.

Автомобільні цистерни та залізничні цистерни включають такі професійні сфери, як організація дорожнього руху, протипожежний захист громадської безпеки, спеціальне обладнання та транспортування небезпечних хімікатів. Існуючі в Китаї технології неруйнівного контролю є обов’язковими нормативними документами або технічними специфікаціями П'єзокерамічні кристали для цих двох типів мобільних посудин під тиском в основному мають оригінальну національну якість. Положення про технічний нагляд за безпекою посудин під тиском, видані Бюро технічного нагляду, Положення про періодичну перевірку посудин під тиском, видані Головною адміністрацією нагляду за якістю, інспекції та карантину, Положення про нагляд за безпекою транспортних засобів і цистерн, що працюють на скрапленому газі, оприлюднені колишнім Міністерством праці та Міністерством хімічної промисловості 'Зріджених Правила безпеки залізничних цистерн-газовозів»; Відповідними стандартами, пов’язаними з двома типами неруйнівного контролю мобільних резервуарів під тиском, є JB/T 6897 'Cryogenic Liquid Tanker', JB/TQ782 'Liquefied Petroleum Gas Tanker', HG 2599 Технічні характеристики для цистерн для рідкого аміаку, GB 10478 Технічні характеристики для зрідженого газу Залізничні цистерни та Технічні специфікації GB 10479 для алюмінієвих залізничних цистерн.

Технологія неруйнівного контролю в процесі виробництва

Вимоги до виробництва автомобільних цистерн і залізничних цистерн відповідно визначено в 'Правилах нагляду за безпекою автоцистерн для скрапленого газу' і 'Правилах безпеки залізничних цистерн для скрапленого газу' (скорочено два правила), а також 'Правилах технічного нагляду за безпекою посудин під тиском' ((називається 'ємність') правила') також висувають вимоги до неруйнівного контролю для виробництва цих двох типів мобільних посудин під тиском. Через різні відділи, у яких сформульовані правила та різні дати впровадження, вимоги до виробництва та стандарти приймання неруйнівного контролю для двох типів мобільних посудин під тиском також відрізняються. Для неруйнівного контролю у виробництві, окрім дотримання стандартів проектування та документів, вимоги «Правила щодо вантажопідйомності» також повинні бути дотримані. Якщо неруйнівне випробування повинно проводитися відповідно до положень JB 4730 —2005 «Неруйнівне випробування обладнання під тиском».

1.1 Неруйнівний контроль сировини

Пластини з вуглецевої та низьколегованої сталі, що використовуються для виготовлення резервуарів, почергово піддаються ультразвуковому контролю. Ультразвукове випробування сталевих листів повинно проводитися відповідно до положень JB 4730. Кваліфікований клас сталевих листів не повинен бути нижчим за клас II. Основною метою ультразвукового контролю є виявлення таких дефектів, як розшарування, білі плями, складчаста важка оболонка та тріщини, що утворюються під час плавлення та прокатки листа. Перевірка може бути виконана на будь-якій площині прокатки сталевої пластини, і зонд сканується вздовж паралельних ліній, перпендикулярних до напрямку прокатки сталевої пластини, на відстані 100 мм. Інші види сканування також можуть бути виконані відповідно до вимог договору, технічного договору або креслення. При виявленні дефекту його слід уважно оглянути та виміряти навколо області дефекту. Природу дефекту слід комплексно оцінювати відповідно до характеристик хвилі та процесу виготовлення сталевої пластини. Наприклад, форма хвилі дефекту білої точки різка та активна, повторюваність погана, нижня хвиля значно зменшена, а кількість разів зменшена. Коли зонд переміщується, ехо-флуктуації є великими, одна за одною, і симетрія напрямку товщини тощо.

2.1.2 Неруйнівний контроль під час виробництва

Автомобільні та залізничні цистерни схильні до різноманітних дефектів зварювання, таких як пори, шлакові включення, неплавлення, незварювання та тріщини, тому важливо використовувати неруйнівний контроль для контролю якості зварювання. Як правило, внутрішні дефекти зварного шва перевіряються за допомогою радіографії або ультразвуку. Для кутових з’єднань і Т-подібних з’єднань, які вимагають неруйнівного контролю, слід проводити магнітно-порошковий або проникаючий контроль, якщо радіографічний або ультразвуковий контроль неможливий.

Вищезазначені 'Положення про ємність' і два нормативні документи встановлюють наступні вимоги до неруйнівного контролю в процесі виробництва резервуарів: ① Персонал, який займається неруйнівним контролем, повинен проходити оцінку відповідно до 'Правил оцінки кваліфікації персоналу для неруйнівного контролю резервуарів котла під тиском', і тільки після отримання кваліфікаційного сертифіката вони можуть взятися за роботу Роботи з неруйнівного контролю, що відповідають типу та технічному рівню кваліфікаційного сертифіката. ② Зварні з’єднання резервуара повинні бути перевірені на форму, розмір і якість зовнішнього вигляду, а після проходження можна провести неруйнівний контроль. Для матеріалів, схильних до уповільненого розтріскування, неруйнівний контроль проводиться через 24 години після завершення зварювання; для матеріалів, схильних до розтріскування при повторному нагріванні, після термічної обробки слід додати неруйнівний контроль. ③ Стикові з’єднання резервуара та люка необхідно перевірити рентгенографією або ультразвуком. ④ Поверхня кутових з’єднань, таких як люки, підсилювальні пластини та трубопроводи резервуару, повинна бути перевірена магнітним порошком або проникненням.
'Правила управління безпекою залізничних цистерн для скрапленого газу' також передбачають, що коли 100% ультразвуковий контроль використовується для стикових з'єднань цистерни, необхідно додати щонайменше 20% радіографічного огляду. Ділянка повторного огляду повинна включати місце перетину зварного шва та підозрілого місця ультразвукового контролю. Коли під час повторної перевірки буде виявлено дефект, що перевищує стандарт, довжину повторної перевірки на 10% (загальна довжина відповідного зварного шва) слід збільшити. Якщо понадстандартний дефект все ще виявлено, слід провести 100% повторну перевірку. Стандарт тестування проводиться відповідно до JB 4730. Вимоги до якості рентгенограм не повинні бути нижчими за клас AB. Для стикових з’єднань, які пройшли 100% випробування, результат випробувань не нижчий за клас II для кваліфікації. Для стикових з’єднань зі 100% ультразвуковим тестуванням допустима оцінка Ⅰ. Перед магнітопорошковим випробуванням або випробуванням на проникнення перевірену поверхню слід відполірувати, щоб відкрити металевий блиск, а між зварювальним швом і основним металом має бути плавний перехід. Випробування проводяться відповідно до стандарту JB4730, а результати перевірки оцінюються на Ⅰклас.

3.2 Технологія неруйнівного контролю експлуатованих вагонів і залізничних цистерн

У 'Правилах періодичного огляду посудин, що працюють під тиском' для огляду танкерів сформульовано спеціальний додаток 'Регулярні вимоги до періодичного огляду пересувних посудин, що працюють під тиском'. Він об’єднує 'Положення про пропускну здатність' і два правила, а також пропонує більш стандартизовані, конкретні та оперативні суворі вимоги до періодичних перевірок. Уніфіковані специфікації, такі як проміжний і капітальний ремонт залізничних цистерн у мобільних резервуарах під тиском і проміжна перевірка контейнерів-цистерн, називаються щорічними інспекціями та комплексними інспекціями, а зміст неруйнівного контролю зварних швів у деяких первинних щорічних інспекціях поділяється на комплексні інспекції. Вимоги до експлуатаційного огляду танкера 'Правила періодичного огляду посудин, що працюють під тиском' полягають у тому, що повинен проводитися 100% поверхневий контроль кутових і стикових швів на внутрішній поверхні резервуара. Якщо існує одна з наведених нижче умов, зварювальний апарат також повинен пройти вибіркову перевірку ультразвуком, тобто ① танкер не експлуатувався більше 10 років і був повторно введений в експлуатацію. ② Ремонтуйте зварювальні деталі під час використання. ③ де величина зміщення та кут краю перевищують стандарт. ④ витік зварних з'єднань і розширення на обох кінцях. ⑤ Внаслідок аварії зварні з’єднання резервуара або прилеглі зварні шви серйозно пошкоджені та деформовані. ⑥ Місце, де була підозра на останню інспекцію прихованого дефекту, і була потрібна подальша перевірка. ⑦ Він має тенденцію до корозії під напругою, такої як водневе здуття. ⑧Вимагає користувач або вважає за необхідне інспектор. Для тих, хто пройшов вибіркову перевірку за допомогою рентгенографії або ультразвуку, наступна комплексна перевірка, якщо не виявлено дефектів за зовнішнім виглядом або перевіркою поверхні, як правило, не перевіряється, але резервуар слід піддати радіографії або ультразвуку після двох комплексних циклів перевірки. Зі збагаченням методів виявлення для виявлення вантажівок-цистерн під час експлуатації також можна використовувати акустичну емісію для визначення активності дефектів або методи виявлення магнітної пам’яті, щоб визначити, чи існує пошкодження від втоми в певних зонах зосереджених високих навантажень, а також можна використовувати методи виявлення магнітних витоків. Моніторинг стану корозії внутрішньої поверхні цистерни із зовнішньої поверхні цистерни, ці технології особливо підходять для щоденного виявлення вантажівок-цистерн.

4.2.1 Перевірка поверхні

Під час повного огляду танкера всі кутові зварні шви, такі як люки, підсилювальні пластини та насадки на резервуарі, а також стикові зварні шви на внутрішній поверхні перевіряються на поверхні. Контроль поверхні стикових зварних швів феромагнітних матеріалів, як правило, використовує магнітопорошковий контроль. При магнітно-порошковому контролі п'єзоелектричні керамічні перетворювачі не можна використовувати для кутових зварних швів, також можна використовувати методи контролю проникнення. Контроль поверхні неферомагнітних матеріалів використовує метод проникнення. Під час неруйнівного контролю поверхні вантажівок-цистерн слід звернути увагу на наступні частини: ① Зварювальні та втомні тріщини часто існують у зварному шві та в зоні термічного впливу зварного шва, особливо в Т-подібному отворі зварного шва, кутовому зварному шві, стиковому зварному шві та дефектах поверхні зварного шва. ② У місцях з високою локальною напругою легко виникнути втомне та корозійне розтріскування. Вища напруга в резервуарі-цистерні в основному створюється в місці, де конструкція є розривною, наприклад, навколо отвору люка резервуара, отвору для установки запобіжного клапана, дна резервуара в середині резервуара, розташованого на опорній пластині сідла, і комбінації резервуару та частин касети, перехідної частини головки та її околиць, кінця циліндра та зварювальних аксесуарів. Для виявлення магнітних частинок зазвичай використовується портативний дефектоскоп, який має просту конструкцію, малу вагу та простий у використанні. Метод ярма використовує одно- та багатошарні хомути для поздовжнього намагнічування заготовки, що підходить для локального контролю зварних швів резервуарів, таких як стикові та кутові зварні шви. Його характеристиками є просте обладнання та зручна експлуатація, але оскільки необхідно провести щонайменше два незалежні тести перпендикулярно один одному в одному місці, ефективність низька, і легко спричинити пропуск виявлення. Метод перехресного ярма використовує обертове магнітне поле для намагнічування заготовки, що підходить для локального огляду стикового зварного шва резервуара. Оскільки схрещене магнітне ярмо можна використовувати для отримання обертового магнітного поля, воно є чутливим і надійним, а також має високу ефективність дефектоскопії, тому воно широко використовується в інспекції резервуарів. Повністю безперервний метод намагнічування зазвичай використовується для намагнічування заготовки за допомогою обертового магнітного поля. Стандарт JB 4730 визначає, що характеристики намагніченості методу ярма можна визначити на основі тестової смужки чутливості або підйомної сили. Для ярма, коли відстань між полюсами електромагнітного ярма становить 200 мм, електромагнітне ярмо змінного струму має мати підйомну силу принаймні 44 Н, а електромагнітне ярмо постійного струму має мати підйомну силу принаймні 177 Н. Відстань між полюсами магнітного поля має бути від 50 до 200 мм, але ефективна площа намагніченості визначається як площа ± 50 мм на обох сторони двополюсного з'єднання, які повинні перекриватися на 15 мм між двома випробуваннями; для поперечного ярма вимога підйомної сили становить ≮88 Н. Якщо випробування магнітними порошками неможливо виконати через структуру або матеріал, використовується випробування на проникнення. Тестування на проникнення в автомобільних і залізничних цистернах в основному використовує контроль проникнення кольору. Перед випробуванням поверхню зварного шва необхідно очистити за допомогою таких інструментів, як шліфувальні машини та залізні щітки, щоб видалити сміття, наприклад зварювальний шлак, іржу та шари жирного оксиду, і запобігти блокуванню поверхневих дефектів під час очищення. За умови 15-50 ℃ час проникнення пенетранту зазвичай становить ≮10 хв. Розчинник зазвичай видаляють протиранням. Як правило, спочатку протріть чистою тканиною без ворсу, доки не буде видалено більшу частину надлишку пенетранту, а потім протріть чистою тканиною без ворсу або папером, змоченим у миючому засобі, доки весь надлишок пенетранту не буде видалено з тестової поверхні. Витріть начисто, не витирайте туди-сюди та не змивайте очисним засобом безпосередньо поверхню, що перевіряється. Зображення зварювання зазвичай розпилюють. Після розпилення агента візуалізації протягом 3-5 хвилин відображене зображення можна спостерігати неозброєним оком або за допомогою 3-5-кратної лупи. Спостереження слід проводити за умови, що видиме світло на досліджуваній поверхні становить> 500 лк.

2. 2 Променева перевірка
Перевага радіографічної перевірки полягає в тому, що дефекти є якісно точними та інтуїтивно зрозумілими, що зручно для багатьох людей для аналізу дефектів. Для комплексного огляду внутрішніх і зовнішніх автоцистерн під час використання вибір енергії променів залежить від товщини заготовки, що просвітлюється, і типу матеріалу, а іноді й від умов обладнання. Як правило, із зменшенням енергії променя контрастність зображення, що проходить, збільшується. Тому, коли дозволяє час експозиції, слід якомога більше використовувати меншу енергію променя. Крім того, понадстандартні дефекти, виявлені за допомогою ультразвукового тестування, зазвичай повторно перевіряються за допомогою рентгенографічного тестування для подальшого визначення природи та конкретного розташування дефекту та створення основи для ремонту дефекту.

2. 3 ультразвуковий контроль
Завдяки низькій вартості та високій швидкості ультразвукового контролю висока швидкість виявлення дефектів площі підходить для стикових і кутових зварних швів. Прилад виявлення невеликий за розміром, легкий за вагою, зручний для використання на місці та порівняно з випромінюванням. Не завдає шкоди людям, тому широко використовується при комплексному огляді резервуарів. З розвитком технології ультразвуковий метод виявлення зміг точно визначити кількість дефектів, що забезпечує основні умови для оцінки механіки руйнування дефектів. Для прихованих дефектів, що перевищують стандарт, є багато випадків, коли безпека їх використання визначається методом оцінки безпеки. «Правила управління безпекою залізничних цистерн для перевезення скрапленого газу» пропонують комплексні вимоги до технічної оцінки цистерн для рідкого хлору, рідкого діоксиду сірки зі строком експлуатації понад 15 років та цистерн з іншими середовищами, які мають термін служби понад 20 років, але не конкретизують зміст оцінки. Деякі інспекційні підрозділи використовують метод оцінки безпеки, щоб з'ясувати, чи можна використовувати резервуари з дефектами, що перевищують стандарт. Нещодавно переглянутий стандарт JB 4730 визначає, що метод вимірювання висоти дефектів при ультразвуковому виявленні – це метод дифракційної хвилі кінцевої точки, метод кінцевої максимальної луни та метод 6 дБ тощо, але метод із найвищою точністю вимірювання на даний момент – це метод дифракційної хвилі кінцевої точки з точністю від 0,5 до 1 мм. Роздільна здатність ультразвукового виявлення є важливим показником ультразвукового виявлення, який поділяється на часову роздільну здатність, просторову роздільну здатність і контрастну роздільну здатність. Роздільна здатність за часом відображає надійність результатів тесту в часі, гарантуючи, що під час тесту не буде пропущеного тесту. Просторова роздільна здатність означає здатність розрізняти два сусідніх відбивача за певних умов. Контрастна роздільна здатність — це вимірювання ступеня розрізнення двох суміжних структур на ультразвуковому зображенні. Щоб покращити роздільну здатність виявлення, теоретичні дослідження методу TOFD, методу фазованої решітки та методу голографічного зображення були зрілими, а також почали популяризувати та застосовувати відповідні ультразвукові інструменти для тестування. Ці методи можуть отримати більш інтуїтивно зрозуміле відображення та більш точні дані внутрішніх дефектів.

Випробування магнітної пам’яті
Через структурні розриви, такі як головки, люки та сопла, залишкові напруги у зварному шві, опорі контейнера, залишкові напруги, що виникають під час обробки компонентів тиску, і розриви у внутрішній структурі матеріалу неминуче існують концентрації напруг. Ці частини, зосереджені під напругою, п'єзоелектричний дисковий перетворювач схильні до корозійного розтріскування під напругою та втомних тріщин під дією таких факторів, як середовище, температура, тиск і удари під час транспортування цистерни. Таким чином, з’ясування концентраційної частини напруги на цистерні, визначення розміру концентрації напруги та аналіз її впливу на показники безпеки автоцистерни стали ключовими при тестуванні. Звичайні методи неруйнівного контролю (такі як радіаційний, ультразвуковий, магнітопорошковий та проникаючий контроль) можуть виявити лише макродефекти певного розміру, а мікродефекти знайти важко. Технологія виявлення металевої магнітної пам’яті може виявляти деталі концентрації напруги, які можуть спричинити пошкодження або руйнування, що забезпечує основу для ранньої діагностики бака. Тестування магнітної пам'яті в основному використовується для моніторингу в режимі онлайн і періодичної перевірки резервуарів. Мета полягає в тому, щоб швидко відсканувати загальну концентрацію напруги обладнання, провести ранню діагностику можливих пошкоджень і зосередитися на огляді частин, які можуть мати проблеми після діагностики, щоб забезпечити безпеку використання та запобігти нещасним випадкам. Оскільки перевірка магнітної пам'яті не вимагає високої чистоти поверхні шва, вона не є необхідною.