工业管道无损检测技术

特 种 设 备 检 测 幸 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 论 j蠡 工业管道无损检测技术 李光海。沈功田 李鹤年 (中国特种设备检测研究中心，北京 100013) (河北省锅炉压力容器监督检测所，石家庄 050051) 摘 要：综述工业管道在安装和使用过程中可能出现的缺陷和分别采用的无损检测 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，包括 涡流、射线、超声、磁粉、渗透、漏磁以及超声导波等检测技术，分别介绍这些检测方法的特点。 关键词：管道；涡流检测；射线检测；超声检测；磁粉检测；渗透检测；漏磁检测；导波 中图分类号：TG115、28 文献标识码：A 文章编号：1000—6656(2006)02 0089 05 Nondestructive Testing Techniques for Industrial Pipelines LI Guang-hai I SHEN Gong-tian (China Special Equipment Inspection and Research Center-Beij ing 10001 3。China) LI He-nian (Hebei Institute of Boiler and Pressure Vessel Inspection，Shijiazhuang 05005 1．China) Abstract：The defects possibly emerged in industrial pipelines and the nondestructive testing(NDT)techniques applied during their fabrication and operation were reviewed。including eddy current testing(ET)，radiographic testing(RT)I ultrasonic testing(UT)，magnetic particle testing(MT)，penetrant testing(PT)，magnetic flux leakage testing(MFL)and guided wave testing(GT)．The characteristics of the techniques were also introduced． Keywords：Pipeline；Eddy current testing；Radiographic testing；Ultrasonic testing；Magnetic particle testing； Penetrant testing；Magnetic flux leakage testing；Guided wave 工业管道广泛应用于石油、化工、冶金、制药、能 源和环保等行业，担负着高温、高压、易燃、易爆和有 毒等介质的输送任务，一旦发生泄漏或爆炸，有可能 导致灾难性的事故。为保证压力管道的安全运行， 1996年原劳动部颁布了《压力管道安全管理与监察 规定》，正式将工业管道列入监察范围，对有效防止 工业管道的破坏事故发挥了巨大作用。工业管道是 用于输送工业介质的管道、公用工程管道及其它辅 助管道。工业管道种类繁多，涉及各个行业和领域， 其走向错综复杂，使用和运行条件也各不相同。施 工及验收规范除国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 GB 50235 1997<<工业金 属管道工程施工及验收规范》和 GB 5O236—1998 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》外， 许多行业都制订了行业标准，如 SH 3501((石油化工 剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规 范》、DL 5007((电力建设施工及验收技术规范 火力发电厂焊 收稿日期：2005 12-31 接篇》及 HG 20225((化工金属管道工程施工及验收 规范》等。由于行业施工技术发展受行业特点的约 束，各行业标准的技术要求差别较大，形成了目前工 业管道施工技术标准一时难以统一的现状_】]。 工业管道的施工验收及在用检验根据管道的级 (类)别 ，要求也各不相同。工业管道的分级 (类 )通 常根据管道具体使用条件(如温度、材料、介质、压力 和环境等因素)以及管道失效或破坏后果等因素进 行分类。国家质量监督行政部门颁布的设计、安装 及在用检验的规范性文件中，通常将工业管道分为 GC1，GC2和 GC3三级。 工业管道的失效不仅与工业管道内外部制造和 安装缺陷、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面腐蚀以及材料累积损伤有关，而且与 管道的支吊架、阀门、法兰等管道元件的自身质量和 安装质量有关。下面根据工业管道(主要是金属管 道)安装和使用的特点，综述在不同阶段采用的无损 检测技术的特点。 2006年 第28描第2搁 89 维普资讯 http://www.cqvip.com 李光海等：工业管道无损检测技术 l 工业管道安装过程中的无损检测技术 如前所述，不同行业对工业管道安装过程中的 施工要求和验收规范存在差异。管道安装过程中的 无损检测主要采用射线、超声、磁粉、渗透和涡流榆 测 ，施工验收按各 自行业标准的要求进行 。实 际丁 作中应根据设计文件要求区别对待。另外。目视检 查在安装及在用工业管道的检验中都是一种非常重 要的检测方法 ，但在下面没有单独阐述。 1．1 原材料的无损检测 工业金属管道可分为无缝管和有缝管。无缝管 常用穿孑L法和高速挤压法制成，大u 无缝管也有 用锭材经锻造和轧制等方法加工成彤。尢缝管中常 存在裂纹、折叠、夹层、夹杂和内壁托裂等缺陷，这些 缺陷大多与管轴线平行。直接由锻压方式制成的大 口径管的缺陷与锻件的类似 ，有裂纹 、白点 、砂 眼和 非金属夹杂等。有缝管是先将原材料卷成管形再焊 接而成，大口径有缝管多采用焊接成形，焊接方法多 采用电阻焊或埋弧自动焊。焊接的有缝管缺陷通常 有裂纹、未焊透、未融合、气孔和夹渣等。工业管道 的原材料无损检测按技术条件和相应标准执行，金 属管道常用无损检测方法有涡流和超声波检测。 1．1．1 管材的涡流检测 对钢管进行涡流检测通常采用穿过式线圈探头 检测通孑L缺陷，采用扁平放置式线圈探头检On,0表面 裂纹。另外，铁磁性管材在不同磁场强度作用下具 有不同的磁导率，因此，对铁磁性管材进行检测必须 设置磁饱和装置，并对检测线圈所检测的区域施加 足够强的磁场，使其磁导率趋于常数。铁磁性钢管 涡流检测的频率一般在 l～500 kHz。涡流枪测时， 必须用对比试样来调节涡流仪的检测灵敏度、确定 验收水平和保证检测结果的准确性 。对 比试样应与 被检对象具有相同或相近的规格、牌号、热处理状 态、表面状态和电磁性能，大多数标准规定对比试样 上的人工缺陷为通孑L或刻槽 j。焊接钢管涡流探伤 依据GB 7735{钢管涡流探伤检验方法》，比较样品 中人工缺陷与生产中出现的缺陷在系统巾显示信号 的幅值进行判断 。 非铁磁性金属管主要包括奥氏体不锈钢、铜及 铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金无缝管。对新制管 材进行涡流检测的主要目的是发现钢管上可能存在 的通孔缺陷，采用外穿过式线圈检测。与铁磁性金 属管相比，非铁磁性金属管的涡流检测不需要磁饱 90 2006年第28111第2期 和 置 性 1．1．2 管材的超声检测 小口径管材大多为无缝管，对平行于轴线的纵 向缺陷，可用横波进行周向扫查检测；对垂直于轴线 的管内横向缺陷，用横波进行轴向扫查检测。应考 虑管材与探头相对运动的轨迹和声束覆盖范围，以 保证管材 100 被扫查到。为避免由于缺陷取向等 原因产生声波反射呈现定向性而发生漏检，应从两 个相反方向各扫查一次。小口径管超声检测通常有 接触法和水浸法两种。接触法适用于手工检测，为 增加耦合性能，减少波束扩散，一般将有机玻璃斜楔 磨成与管子外径曲率相近的形状，并采用接触式聚 焦探头，以提高检测灵敏度。 大口径管材超声检测的探测方式分为纵波垂直 扫查、横波周向扫查和横渡轴向扫查，用于检测不同 取向的缺陷。另外，对于厚壁管还要注意横波一次 扫查到内壁的条件以及整个管壁进行纯横波探伤的 卢束角条件 1．2 对接焊缝的无损检测 工业管道焊缝的内部缺陷通常采用射线或超声 检测，对表面缺陷采用磁粉或渗透检测。 1．2．1 对接焊缝的射线检测 工业管道的射线检测比例和合格级别，各施工 及验收规范的要求不相同。但其划分依据均为介质 的特性或管道的级(类)别以及设计压力和设计温 度。GB 50235标 准规定 下列 管道焊缝 应进 行 100 射线照相检验，其质量《Ⅱ级。即① 输送剧毒 流体的管道。② 输送设计压力≥1O MPa或设计压 力≥4 MPa且设计温度≥400℃的可燃流体和有毒 流体的管道。③ 输送设计压力≥10 MPa且设计温 度≥400 C的非 町燃流体和无毒流体的管道。④ 设计温度<一29℃的低温管道。⑤ 设计文件要求 进行 100 射线照相检验的其它管道。 另外。输送设计压力≤ l MPa且设计 温度 <~400℃的非可燃流体和无毒流体管道的焊缝，可 不进行射线照相检验。其它管道应进行射线照相抽 样检验，抽检比例《5 9／6，其质量《 Ⅲ级。抽检比例 和质量等级应符合设计文件的要求口] 其它行业标 准也有类似的要求。 射线检测易于发现焊缝内部与射线透照方向平 行并具有 +定宽度的体积性缺陷，且可获得能保存 维普资讯 http://www.cqvip.com 李光海等：工业管道无损检测技术 较长时间的缺陷直观记录，因而在压力管道等重要 部件焊缝内部缺陷检测中普遍应用。管道射线检测 使用的探伤设备包括 X和 7射线探伤机。为减轻 现场探伤人员的劳动强度，提高工作效率，越来越多 的工业管道采用 7射线探伤。射线检测时，射线照 相质量要求 AB级，对 100 检测的对接接头。检 测结果 II级为合格。GB 50235和 HG 20225标 准中的射线检测部分按 GB 3323 1987((钢熔化焊 对接接头射线照相和质量分级》进行，SH 3501标准 中的射线检测部分按 JB 473O一2OO5《承压设备无 损检测》进行，DI 5007标准中的射线检测部分按 DI 5069标准进行。 1．2．2 对接焊缝的超声检测 超声检测有操作灵活、成本低、对裂纹等平面线 形缺陷有较好检出能力等优点，但与射线检测比较 有不能提供缺陷直观记录，且需有高度熟练技术的 操作人员对缺陷种类进行判断的缺点。GB 50235 和 HG 20225标准规定，如用超声检测代替射线检 测时须经建设单位同意，其检验数量应与射线检验 相同。SH 350l标准规定当设计规定采用超声波检 测时，应按设计规定执行；当设计规定采用射线检测 但由于条件限制需改用超声检测代替时，应征得设 计单位同意。GB 50235和 HG20225标准中的超声 检测部分按 GB l1345—1989((钢焊缝手工超声波探 伤方法和探伤结果分级》进行，SH 3501标准中的超 声检测部分按 JB 4730标准进行，DI 5007标准中 的超声检测部分按 DI ／T 5048标准进行。合格标 准为 i00 射线检测或射线检测要求Ⅱ级对应的超 声检测应为 I级合格，局部射线检测或射线检测要 求Ⅲ级对应的超声检测应为Ⅱ级合格。 大直径管道的超声波检测类似压力容器简体的 超声检测。长距离管道超声检测国内外逐步采用自 动扫查装置，配合相控超声或多探头串列分区扫查 技术，对环缝进行快速检测，大大提高了检测效率， 降低了劳动强度，但设备价格一般较为昂贵。大多 数小直径工业管道的安装过程还是采用手动超声检 测。小直径工业管道焊缝的超声检测有大 K值、短 前沿，一次波探测根部的特点，要求仪器有较窄的始 脉冲，占宽<2．5 mm，且有较高的分辨率；探头一般 为 5 MHz大 K 值探头，晶片尺寸常为 6 mm× 6 mm或 8 mm×8 mm，前沿长度常为4～6 mm，可 采用单晶或双晶线聚焦探头。扫查时利用一、三次 波探测焊缝下部和根部，二次波探测焊缝上部，以缺 陷水平位置结合回波幅度等特征进行综合判定。检 测区域的宽度应是焊缝本身加上 7～9倍壁厚，通常 在 60 mm左右。 1．2．3 磁粉与渗透检测 对淬硬倾向大、裂纹敏感性高和无法进行射线 和超声检测的金属材料焊接接头，应按设计文件或 规范规定进行表面无损检测，以发现肉眼难以检出 的微小缺陷(主要是微裂纹)。检测方法以着色渗 透和磁粉检测为主，如属铁磁性材料且操作条件允 许时，则应尽可能用磁粉法检测。磁粉检测具有操 作简便、迅速、灵敏度高的优点，适于磁性材料表面 和近表面缺陷的检测。GB 50235和 HG 20225标 准规定，焊缝表面应按设计文件规定，进行磁粉或液 体渗透检验。SH 3501标准规定，每名焊工焊接的 抗拉强度下 限值 ≥540 MPa的钢材、设计温度 <一29℃的非奥氏体不锈钢、铬一钼低合金钢管道， 其承插和跨接三通支管的焊接接头及其它角焊缝， 应进行表面无损检测。 磁粉检测主要用于检测焊缝的表面和近表面缺 陷。检测前，首先应检查所配制的磁悬液浓度是否 合适，浓度太高，易产生伪磁痕；浓度太低，灵敏度会 降低。其次要检查磁轭的提升力是否达到标准要 求。现场检测时，必须用标准试片检查检测系统的 综合灵敏度，符合标准要求时才能作业。 渗透检测主要用于无法进行磁粉检测的部位或 非铁磁性材料的焊接接头表面缺陷，一般采用溶剂 去除型渗透剂。渗透探伤时应注意，① 环境温度如 不在1O～50。C时，必须采用非标准温度检测方法。 ② 被检表面不得有影响检测结果的铁锈、氧化皮、 焊接飞溅及各种防护层。③ 要有足够的渗透时间， 一 般 10 min。④ 去除时一要防止过清洗，二要在 擦拭多余渗透剂时保持一个方向。⑤ 显像剂喷涂 一 定要均匀且薄，观察显像要在显像剂施加后的 7 ～ 60 min内进行 』。 2 在用工业管道的无损检测技术 为确保工业管道运行的安全，需对投入运行的 管道进行定期检验。根据质量监督检验检疫总局颁 布的《在用工业管道检验规程》，在用工业管道检验 分为不停止运行的在线检验和停止运行后的全面检 验。在线检验每年至少一次；全面检验是按一定的 检验周期在在用工业管道停运期间进行的较为全面 的检验，安全状况等级为 1和 2级的在用工业管道， 2006年 第26卷 第2期 91 维普资讯 http://www.cqvip.com 李光海等：工业管道无损检测技术 0 检验周期一般≯6 a(年)；安全状况等级为 3级的， 检验周期一般≯3 a。根据工业管道的结构尺寸和 安装位置，对其进行全面检验所采用的无损枪测技 术也有所不同，下面分别进行介绍。 2．1 表面无损检测 表面检测是工业管道全面检验首选的无损检测 方法。检测部位的选取规则如下，① 宏观检查中发 现裂纹或可疑情况的管道，应对相应部位进行表面 无损检测。② 绝热层破损或可能渗入雨水的奥氏 体不锈钢管道，应对相应部位进行外表面渗透检测。 ③ 处于应力腐蚀环境 中的管道 ，应用表面无损检测 进行抽查 。④ 长期承受明显交变载荷的管道 ，应对 焊接接头和容易造成应力集中的部位进行表面无损 检测。 铁磁性工业管道对接焊缝的表面一般采用磁粉 检测，无法进行磁粉检测时，可采用渗透检测。非铁 磁性材料管道 的表面采用渗透检测。 2．2 射线或超声检测 按《在用工业管道检验规程》的要求，GC1和 GC2级管道的焊接接头一般用超声波或射线检测 进行抽查；GC3级管道如未发现异常情况，一般不 进行其焊接接头的超声波或射线抽检。抽检时若发 现安全状况等级为 3或 4级的缺陷，应增加检测比 例，增加量由检验人员与使用单位结合管道运行参 数和运行经验协商确定。 抽检部位应从下述重点检查部位中选定，即① 制造和安装中返修过的和安装时固定 口的焊接接 头。② 错边和咬边严重超标的焊接接头。③ 表面 检测发现裂纹 的焊接接头。④ 泵和压缩机进出 口 第一道焊接接头或相近的焊接接头。⑤ 支吊架损 坏部位附近的管道焊接接头。⑥ 异种钢焊接接头。 ⑦ 硬度检验中发现的硬度异常的焊接接头。⑧ 使 用中发生泄漏部位附近的焊接接头。⑨ 检验人员 和使用单位认为需抽查的其它焊接接头。 2．3 泄漏检测 泄漏对剧毒和易燃易爆介质工业管道的安全运 行影响很大。有保温层或在隐蔽工程 内的管道 ，并 不能从外观立刻找到泄漏点。因而管道泄漏检测十 分必要。泄漏检测方法按检测位置可分为管内检测 法和管外检测法两类。管外检测法是指通过探测管 道外的泄漏物质米判断泄漏是否发生，方法有常规 的沿线巡视 、对碳氢化合物敏感的光纤 和电缆法以 及声发射检测法。管内检测法则是使用仪器监测管 92 2006年 第28卷 第2期 道运行参数(压力、流量和温度等)，通过人工或计算 机分析参数变化来判断泄漏是否发生。泄漏榆测的 方法很多，选用哪种方法需根据管道和传输介质的 参数、没备的经济性和数据通讯能力来综合考虑，没 有一种方法适用于任何状况的管道。 负 波法是近年来国际上颇受重视的管道泄漏 检测方法。管道突然泄漏时，会引发在流体中传播 的瞬态负压波，通过捕捉负压波传播到上下游的时 间差来定位 。但该方法有两个局限性 ，即① 它只是 一 种监测方法，即管道从无漏到泄漏变化过程的监 测，对已经存在的稳定泄漏源无法进行判断。② 该 方法是一种管内流体的压力波监测方法，所以只能 在安装或检修时提前装好传感器，因而对于已有的 大量运行的工业管道无法使用。 声发射检测方法是利用泄漏介质在泄漏过程中 施加在管壁上的振动产生的应力波沿管道向上下游 传播，通过在管壁上安装传感器可检测到泄漏的声 信号。该方法的优点是能在任何需要检测的时候在 管壁安放传感器，对接收信号进行泄漏判断，采用信 号分析处理技术还可能进行泄漏源的定位，简单方 便，成本低 其缺点是内部介质以及管道外壁的涂 层和填埋土的耦合作用，使声波衰减很快 ，要想达到 如负压波法I—J样的检测距离还很困难。 综合来看，流体从容器或管道中泄漏出来将引 起容器或管道内部流体的流量、压力和温度，管壁的 应力波、声阻抗和温度，邻近环境的温度、湿度、气体 浓度和材料特性等各种参数的变化，可利用这些变 化或现象来检测泄漏和对泄漏进行有效定位。 2．4 涡流检测 管材涡流检测在 1．1．1节已介绍，下面介绍管道 在不拆保温层或在线状态下的脉冲涡流测厚技术。 涡流检测信号的强度依提离值(绝缘层厚度)的 不同而不同，其持续时间随金属壁厚的不同而变化。 同时，检测信号受很多因素影响，包括金属材料性质 (磁性和电性)和温度。该方法采用被检件进行 自校 准，通过对比可给出其它部位厚度的当量(白‘分比) 数据 ，其检测精度误差为 5 左右。 脉冲涡流测厚设备适用于检测大面积腐蚀缺 陷， 能检测单个小腐蚀坑；可在不停运情况下进行 在线检验，适合于较大范围的气候和温度条件。 该技术的主要优点为，不用打磨被检测管道的 表面；不必去除绝缘层或涂层；可检测铝或钢制保温 层外壳(