基于TOFD和AE技术的液化石油气球罐完整性检测与评价.pdf

第 4 3卷第 3期 2 0 1 4年 5月 石油化工设备 PE TR0一 CHEMI CAL EQUI PMENT Vo 1 ． 43 NO ．3 M a y 201 4 文章 编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 4 0 3 0 0 7 4 0 4 基于 T OF D和 AE技术的液化石油气球罐 完整性检测 与评 价 郑渊蔚 ，顾荣见 ，许 林滔 ，倪三明 台州市特种设备监督检验 中心 ，浙江 台州 3 1 8 0 0 0 摘 要 大型液化 石 油气球 罐无 法及 时方便进 行停 产 全 面检 验 ， 对 历 次全 面检 验后 的超 标 缺 陷返 修 部位也无法有效跟踪 ， 缺 少可靠检测方法对球罐进行 完整性检测与评价 ， 特别是对使用年限较长或 超期服役的设备。通过对 1台服役超过 2 O a的 4 0 0 m。液化石油气球罐的检验 ， 采 用超声衍射时 差法 T OF D 技术对返修部位进行局部检测 ， 采用声发射 AE 技 术对整体进行完整性检测与评 价 ， 得 出了球罐 可以继续使用的结论 。结果表 明， 这两种新检测技术结合对大型容 器进行完整性检 测 与评 价是切 实可行 的 。 关 键词 球罐；液化石油气 ； 超声衍射时差法 ； 声发射；完整性；检测 中图分 类 号 TE 9 7 2 ；TQo 5 3 ． 2 文献标 志码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 7 4 6 6 ． 2 0 1 4 ． 0 3 ． 0 1 9 I n t e g r i t y I n s p e c t i o n a n d Ev a l u a t i o n o f Li q u e f i e d Pe t r o l e u m Ga s S p h e r i c a l Ta n k s Ac c o r d i n g t o TOFD a n d Ac o u s t i c Em i s s i o n Te c h n o l o g y ZHENG Yu a n we i ，GU Ro n g - j i a n，XU L i n - t a o ，NI S a n mi n g Ta i z ho u Sp e c i a l Equ i p m e nt Sup e r vi s i o n a nd I ns pe c t i o n Ce n t e r ， Ta i z ho u 31 80 0 0， Chi n a 参 考 文 献 [ 1 ] 中核集团五。 四厂． 补偿器及 其零部 件加 工技术 要求 [ z ] ． CNNC No．5 04 ．Te c hni c a l Re q ui r e me n t s f o r Pr oc es s i n g o f C o mp e n s a t o r a n d P a r t s r Z ] ． [ 2 ] 核 工 业 部第 七 研究 设 计 院． 工 艺 真空 管 道连 接 零 件 5 0 4 B艺通 2 [ z ] ． CNNC No．7 Re s e a r c h a nd De s i gn I ns t i t u t e ．Co nne c t i o n P a r t s o f V a c u u m P i p e l i n e 5 0 4 B T e c ． 2 [ Z ] ． [ 3 ] 核 工 业 第 七 研 究 设 计 院． 工 艺 气 体 管 道 技 术 条 件 5 0 4 S F艺技 4 [ z ] ． CNNC No．7 Re s e a r c h a n d De s i gn I ns t i t u t e． Te c h nol o gy Te r m of Pr oc e s s Ga s Pi p e l i ne5 04 SF Te c ．4 厂 Z ] ． 1- 4 ] 中核集 团五 。四厂． 工艺真空管道检验 图册[ z ] ． CNNC No ． 5 0 4 ． Te c h n o l o g y o f Va c u u m P i p e l i n e I n s p e e t i o n [- Z ． [ 5 ] 楼宇新． 化工机械 制造 工艺 与安装 修理 I- M] ． 北 京 化 学工业 出版社 ， 1 9 8 8 ． LOU Yu x i n ． M a n uf a c t ur i ng a nd I n s t a l l a t i o n Re p a i r o f C h e mi c a l Ma c h i n e r y [ M] ． B e i j i n g t r y Pr e s s， 1 98 8． E 6 ] G B 5 0 2 3 6 -- 1 9 9 8 ， 现场设备 、 工业 管道焊接工程施工及 验收规范[ s ] ． GB 5 02 36 -- 19 98， Co de f or Cons t r uc t i o n a n d Ac c e pt a n e e o f Fi e l d Eq u i p me n t I n d u s t r i a l P i p e W e l d i n g En g i n e e r i n g [ S ] ． [ 7 ] GB 4 4 5 8 ． 4 ～8 4 ， 机械制 图 尺寸注法 [ S ] ． GB 4 45 8．4 8 4，M e c h a ni c a l Dr a wi ng Di me ns i o n i n g [- S ] ． [ 8 ]G B 3 2 4 8 8 ， 焊缝符号表示法E s ] ． GB 3 24 88， W e l d s Sy m b ol i c Re p r e s e n t at i o n on D r a w i n g s [ S ] ． [ 9 ] G B 5 7 8 0 8 6 ， 六 角头 螺栓 一c级I s ] ． GB 5 7 8 O 一 8 6， He x a g o n He a d B o l t s -- Pr o d u c t Gr a d e c E s ] ． [ 1 O ]GB 4 1 8 6 ， 1型六角螺母 一C级[ s ] ． GB 4 1 8 6． He x a g o n Nu t s 。 S t y l e 1 一 Pr o d u c t Gr a d e C E s ] ． 张编 收稿 日期 2 0 1 3 ～ 1 1 - 2 6 作者简 介 郑 渊蔚 1 9 8 1 一 ， 男 ， 浙 江天台人 ， 工程 师 ， 在职硕士研究 生 ， 主要从事锅炉压力容 器及压力管道 的检验工 作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 郑渊蔚 ， 等 基于 T OF D和 AE技术的液化石油气球罐完整性检测与评价 Ab s t r a c t I t wa s i n c o n v e n i e n t f o r b i g l i q u e f i e d p e t r o l e u m g a s s p h e r i c a l t a n k s t o d o o v e r a l l i n s pe c t i on t i m e l y i n c l o s e d s t a t e ，a nd i t wa s a l s o d i f f i c u l t t o t r a c k t he r e we l di n g l o c a t i on s f o r u na c - c e p t a b l e de f e c t ． I t wa s s ho r t o f r e l i a bl e me t ho ds t o do i nt e gr i t y i n s pe c t i o n a nd e v a l u a t i on t o t a n k s ，e s p e c i a l l y t O t h e e q u i p me n t o f s e r v i c e d l o n g t i me o r e x t e n d e d ．B y i n s p e c t i n g o f o n e 4 0 0 m。 l i q u e f i e d p e t r o l e u m g a s s p h e r i c a l t a n k wh i c h s e r v i c e d f o r mo r e t h a n 2 0 y e a r s ，p a r t i a l i n s p e c t i o n o f t h e r e we l d i n g l o c a t i o n s wa s d o n e a c c o r d i n g t o u l t r a s o n i c t i me o f f l i g h t d i f f r a c t i o n t e c h n i q u e ，i n - t e gr i t y i ns p e c t i o n a nd e v a l u a t i o n wa s do ne a c c o r di ng t o a c ou s t i c ．e mi s s i o n t e c h n i q u e ．I t wa s c o n c l ud e d t h a t t he t a nk wo ul d c o nt i n ue t o b e u s e d ． Th e t WO n e w t e c hni q u e s c a n b e c o mbi n e d i n t h e i n t e g r i t y i n s p e c t i o n a n d e v a l u a t i o n o f b i g l i q u e f i e d p e t r o l e u m g a s s p h e r i c a l t a n k s ，a n d t h e r e s u l t s h o we d t h a t i t wa s p r a c t i c a 1 ． Ke y wo r d s s p h e r i c a l t a n k；l i q u e f i e d p e t r o l e u m g a s ；u l t r a s o n i c t i me o f f l i g h t d i f f r a c t i o n；a c o u s t i c e mi s s i on；i nt e g r i t y；i ns p e c t i on 大型液化石油气球罐体积及充装量均很大 ， 检 验准备阶段不易进行倒空置换 ， 打磨比较困难 ， 致使 检验周期长 、 费用高， 无法像其他小型压力容器一样 可 以及时方便地进行停产开罐检验， 所以对球罐历 次全面检验之后的超标缺陷返修部位也一直无法有 效跟踪 ， 缺少可靠的检测方法对其完整性进行检测 与评价 ， 特别是对使用年限比较长或者超期服役的 球 罐 。 1液化石油球罐简 介 某液化石油气储配企业有 1台 4 0 0 m。的液化 石油气球罐 ， 该球 罐 于 1 9 9 0年 制造 ， 设 计压力 为 1 6 0 MP a ， 最高操作压力 0 ． 8 0 MP a ， 工作温度为常 温 。球罐罐体材质为 1 6 Mn R， 壁厚3 0 mm， 直径为 9 2 0 0 mm 。 2 0 1 2 0 7 ， 在对 服役超过 2 0 a的该球罐 的检验 中， 磁粉检测发现容器内表面对接焊缝及热影响区 有 7处 细 小 裂 纹 ， 最 长 一 处 断 续 连 接 ， 总 长 达 1 1 0 mm， 分布在球罐赤道纵焊缝部位， 其余几处长 度均不超过3 0 mm， 分布在 内表面 四周 。在经表面 打 磨并将 打磨 深 度 控 制 在 0 ． 5 mm 处 理 后 ， 再 次 对 这些部位进行磁粉检测复检 ， 结果短裂纹全部消失， 只剩下原 1 1 0 mm 长裂纹 ， 其长度缩短至 9 0 mm， 且 呈现连续 。这说明其 中 6处为表 面开 口浅裂纹， 已 经通过打磨消除， 而另一处赤道附近纵焊缝长裂纹 有表面开 口， 但埋藏较深 ， 超声波扫查确定其裂纹深 度距 内表面 5 ～8 mm。后对该处缺陷进行 了返修 ， 并经 1 0 0 ％射线检测 R T 合格 ， 检验人员对修理质 量进 行 了确认 l 】 ] 。 2 0 1 3 - 0 7 - 0 2 ， 出于对 长期服役液化 石油气球罐 返修部位及缺陷的跟踪检验需要 ， 采用超声衍射时 差法 TOF D 技术 ， 对该球罐 产生缺 陷的赤道纵焊 缝位置外表面进行 了专项局部检测； 同时采用声发 射 AE 技术 ， 根据饱和液化石油气各组分蒸气压力 不同的特性【 2 ] ， 人为实现检测所必需的升压 、 保压条 件[ 3 ] ， 对球罐整体进行了完整性检测与评价 ， 在不停 产 、 不开罐情况下对球罐返修部位进行了复检。 2 T O F D技术检测 根据球罐设计使 用参数及 NB ／ T 4 7 0 1 3 ． 1 O 一 2 0 1 0 { 承压设备无损检测 第 1 O部分 衍射时差法超 声检测 r 4 ] 中的 相关 要 求 ， T OF D检 测 仪 器 采 用 Omn i s c a n MX， 平台软件为 To mo V i e w2 ． 7 R3 ， 发收 探头的频 率为 _5 MHz ， 晶片尺 寸为 O6 mm， 楔块 6 0 。 ， 采用滚轮式编码器 ， 扫查架 为简易双通道扫查 架 HS T X0 4 [ 引。 检测前需将焊缝打磨平， 以保证楔块与焊缝充 分耦合， 采用单轴扫查器平行扫查 。鉴于裂纹距外 表面深度为 2 2 ～2 5 mm， 探头 中心间距 P C S 分别 取 8 5 mm 和 5 5 mm 6 ] 。对缺陷返修部位进行多次 扫查， 没有线性缺陷显示 ， 说明该部位从去年返修至 今无 新裂 纹 出现 。 3 A E技术检测 声发射是一种动态无损检测技术 ， 对线性缺陷 较为敏感 ， 能探测到在外加结构应力下缺陷的活动 情况， 能够探测和评价整体结构中缺陷的状态 ， 具有 很强的实用性 。 根据 NB ／ T 4 7 0 1 3 ． 9 2 0 1 2 承压设备无 损检 测 第 9部分 声发射检测 和 G B ／ T 1 8 1 8 2 --2 0 0 0 金属压力容器声发射检测及结果评价方法 【 3 ] t相关 要求进行检验检测 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m