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高温环境下在用压力容器检测与安全评估技术研究进展_一_检测技术及数据库

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“十・五”　攻　关　高温环境下在用压力容器检测与安全评估技术研究进展(一)———检测技术及数据库华东理工大学化机所　轩福贞　涂善东　王正东　罗　娜摘　要:综述了近年来国内外高温环境下在用压力容器缺陷检测技术、高温材料数据库及其安全评估方法的发展状况,内容分为检测技术及材料数据库和评估方法两部分。

本部分介绍了现有的高温环境下结构中缺陷的超声检测技术,包括高温探头和高温耦合剂的开发及研制,并简要回顾了欧洲委员会资助的“高温完整性研究计划”及其建立的高温材料数据库,讨论了工程中高温下结构失效的判据,最后提出了该领域内急需开展的工作。

关键词:高温;无损检测;材料数据库;安全评估技术中图分类号:T Q051.4;O344.5 文献标识码:A 文章编号:1001-4837(200209-0001-04Technical Progress of Safety Assessment and N on -Destructive Measurementfor Pressure V essel at H igh Temperature (I)———Measuring Technique and Materials DatabankEast China University of Science &T echnology XUAN Fu -zhen TU Shan -dong WANG Zheng -dong L U O N aAbstract :A review was made on the state -of -the -arts of non -destructive measuring technique ,materials database and safety assessment technology for high tem perature pressure vessels.According to its content ,it was divided into tw o parts :measuring technique and materials databank and assessment technology.In this part ,s ome advanced ultras onic instruments used in defects measurement at elevated tem perature were intro 2duced briefly ,including ultras onic probes and their couplant.The development of ”High -tem perature Defect Assessment Project ”and its material property database spons ored by European C ommission were als o reviewed.F ollowing the failure criteria of com ponents operating at high tem perature ,s ome further research efforts needed in China were suggested.K ey w ords :high tem perature ;non -destructive measurement ;materials property database ;safety assessment technique 石化工业中的装备多工作在高温高压环境中,如何保障该类设备安全可靠地长期运行是人们非常关心的问题。

借助于现代的强度理论、计算工具和断裂力学技术,常温环境下的装备安全评定问题已基本解决,但高温下材料和结构的劣化是和时间相关的,常温条件下的结构完整性评定技术并不能完全照搬到高温环境下,如何进行高温结构的完整性评定成为石化工业中急需解决的重大难点问题。

基金项目:国家“十五”攻关项目(2001BA803B03-06) 国际上,由欧洲委员会资助的国际合作项目“高温完整性缺陷评定计划HI DA(BE1702)”已于1999年底完成,并取得了一系列的研究成果;2000年再次发起了新的四年计划,命名为“Integrity”,着眼于焊接修复结构的高温强度研究,主要有意、英、法、德、荷、比等国家的研究机构参与。

我国在“十五”科技攻关计划中开始立项,进行高温环境下在用压力容器检测与安全评估技术方法研究[1]。

目前国外已有了可用于高温环境下结构缺陷评定的规程,例如英国的R5、BS7910、法国的A16和德国的F BH及双判据方法等[2～6],国内还没有类似的含缺陷结构安全评定规程。

从理论上说上述规程也应该适用于国内设备的安全评定,但是一方面由于国内外设备的工作条件和材料有一定差别,另一方面上述方法还不完善,建立在国外材料和工作条件基础上的规范不一定适用于我国情况。

目前国内许多石油化工厂的高温设备和管道已超过设计寿命,由于还没有合理预测其损伤发展的系统方法,这些设备大多处于盲目运行状态,危及生产和生命安全的事故时有发生。

为此,建立相对简化的、具有我国特色的高温环境下在用压力容器完整性评定技术对于石化工业的可持续发展具有十分重要的现实意义。

本文简要回顾了目前国内外现有的高温环境下缺陷检测技术(包括高温探头及耦合剂的开发和研制)、材料性能的测试方法及数据库,指出了其中存在的问题和不足,为今后工作提供参考。

1　高温环境下压力容器的无损检测技术准确便捷地检测在用结构中缺陷的位置及尺寸,是进行安全评定的基础和前提。

与其它手段相比,超声波检测方式最符合在用压力容器无损检测中准确便捷的要求,成为工程中缺陷检测的首选手段,但是高温环境下的超声波检测对探头和耦合剂都提出了独特的要求。

111　高温探头高温检测中探头压电晶片的压电特性会显著变劣,即使探头变冷之后也不能重新恢复原有电声转换效率,而且晶片和阻尼之间的粘合层对温度的影响很敏感,温度上升时这些元件会发生不同程度的膨胀,从而产生一种很大的热应力,其大小往往超过粘接强度,造成粘接失效,使晶片与阻尼块脱开。

目前国外高温探伤中采用的探头主要有以下几种类型[7]:(1)带延迟块的高温探头。

该探头装有耐温性好且声特性劣化少的树脂延迟材料,探头延迟层越厚,晶片的热表面距离越大,热量也需要较长时间才能传送到晶片。

这类带延迟块高温探头的主要缺点,就是高温探头虽然在与探伤对象的材质和温度都相同的试块上进行了高灵敏度调整,但是由于延迟块的声学特性会随温度升高而发生变化,即做延迟的塑料的声速会随温度上升明显下降,而声衰减却明显提高,在实际探伤中灵敏度变化很大,得不到高精度的探伤结果。

(2)原子反应堆(原子炉压力容器)高温探头。

该探头晶片采用铌酸锂(LiNbO3),装在不锈钢元件中,电缆是耐高温的无机物绝缘体同轴电缆,阻尼块是用弹簧机械压接的不锈钢块,壳体与晶片之间采用特殊钎焊使其形成高温声耦合层。

由于彻底消除了粘接剂,在600℃的液态钠盐中能够达到5dB/a的时效变化,可以在700℃下连续使用。

(3)高温自动探伤探头。

其设计的主要特点是:要有支撑机构,且具有适于扫查的形状结构,易于装卸和检查;自动探伤,但必须保持接触稳定;功能复合化,具有信号处理的功能。

(4)电磁式探头(非接触式)。

此探头由于工作时与工件非接触而受到重视,且可用于1000℃的高温连续探伤。

其优点是没有耦合介质带来的声耦合不稳定性;缺点是灵敏度取决于探头与探伤对象的间隙,需要特殊夹具,另一方面是转换效率低,必须使用40dB左右的前置放大。

文献[8]中设计了一种接触型光纤高温探头,并采用数值模拟方法对比分析了其热响应性能(包括探头结构尺寸和材料组成的影响)。

此外,国内还出现了一种用于连铸坯表面缺陷涡流检测的高温探头[9]以及一种名为高温换能器的结构,采用高温胶为粘接剂,配用超声波厚度计或探伤仪、高温耦合剂,即可在650℃温度下对钢及其它材料进行无损检测[10]。

日本的Arakawa等人发明了一种新型铜制超声探头,据称可以大幅度拓宽工作的温度范围[11],用于-269～550℃的温度范围内,该探头的铜焊结构不仅起到了保护板的作用,而且可作为热阻电极。

美国也报道了一种回声脉冲探头专利,可用于测量高温高压下水冷反应堆衬里的腐蚀减薄[12]。

112　高温耦合剂CPVT 高温环境下在用压力容器检测与安全评估技术研究进展(一) V ol19.N o92002超声检测中耦合剂的作用是排除探头和工件之间的气隙,从而实现二者之间声能的有效传递。

常温下的耦合剂主要有水、甘油、水玻璃和机油等,但在高温下连续工作时液体耦合剂随着温度的升高容易蒸发和流失,导致耦合不良影响检测结果,甚至使检测无法进行。

因此高温下的耦合剂除了普通耦合剂的性能外,还需要满足:具有较高的工作温度区间,粘度随温度的变化小,高温下不易流失;挥发性小,利于高温下长期工作;成分稳定,高温下长期工作时物理化学性质不发生变化。

向丹等人[13]对真空脂、硅油、扩散泵油、甘油和30#机油的声阻抗、传声性、耐温性和挥发性在200℃左右的环境中进行了对比试验,结果表明真空脂和硅油具有较好的高温性,但是透声性较差,30#机油和扩散泵油具有较好的传声性和耐温性,高温下发挥也有限,能满足高温下连续精密超声测量的需要。

国内清华大学对新型超声耦合剂进行了研制[14、15]。

目前还出现了一种以缩聚磷酸盐为主要成分的高温耦合剂专利技术[16],配制时将摩尔比H/P≤1的磷酸盐化合物及含有B-O键的硼化物混合在一起,经加热、熔融、保温、冷却等处理,即得到缩聚磷酸盐高温耦合剂,可在200～700℃的温度内使用。

Dix on和Edwards[17]发明了一种可变形的固体耦合剂,该耦合剂需要附着在压电探头上,具有较低的声衰减系数,常温常压下也能“冷型浇注”,并进行了370℃下的超声检测试验考证。

T ackitt等人[18]指出建立超声波在材料中传播的模型前需要知道材料的高温性能,并采用非接触式的激光技术测量了高温下纵波在高强度塑料中的传播速度。

合肥通用机械研究所已对高温环境下压力容器与管道在线超声波检测技术进行了大量实践和尝试,并从中发现了许多问题,在该领域取得了可喜的进展[19],但是国内和国际上系统研究温度对声衰减的影响、温度对探头的灵敏度和材料声速影响的工作还没有开展,适用于石化工业高温条件下(200～450℃)压力容器缺陷的超声检测技术尚还鲜见报导。

2　高温压力容器用钢材料性能数据库的现状材料的高温性能是进行结构安全性评定必备的基础数据。

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高温环境下管道压力容器超声波检测技术

高温环境下管道压力容器超声波检测技术

高温环境下管道压力容器超声波检测技术发布时间：2021-07-06T02:20:47.000Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：刘鑫[导读] 该技术在众多领域中都有所应用，尤其在压力管道、压力容器的安装及检测中最为多见。

主要是查看其是否存在缺陷和其他问题，以及缺陷与问题的严重性，未来的扩展趋势，预计使用期限等等。

江苏省特种设备安全监督检验研究院江苏省南京市 210000摘要：当前，管道压力容器被广泛应用在石油化工、发电生产等各个领域中。

由于这些设备长期处于高温高压运行环境下，影响运行因素较多，难免会产生各种各样的缺陷。

为及时有效找到运行中产生的缺陷，判断缺陷是否影响安全运行，会采用各种无损检测技术，超声波检测就是其中应用最为广泛的一种技术。

超声波检测通常是在常温下进行，实际上经常会有管道压力容器无法冷却至室温，为此需要探讨在高温环境下，采用高温探头和高温耦合剂，调整检测参数来完成检测任务。

关键词：高温环境；管道压力容器；超声波检测技术引言超声波检测技术在管道压力容器的制造、安装和检验等方面都得到了极为广泛的应用。

在一些比较特殊的环境中，必须知晓设备在高温下的实际运行状况，例如是否有缺陷存在、缺陷的实际扩展趋势、设备的使用寿命等等，都需要用到该技术。

但受到条件影响，对于一些工作环境温度在℃的管道压力容器，超声波检测在这些高温条件下，一般进行超声波测厚检查，高温环境下超声波侧厚已经取得了一定发展成果，但超声波检测焊接缺陷还没有得到广泛应用，因此有必要对其具体的检测技术进行探究。

一、超声波检测技术概述超声波检测是基于材料和其缺陷的声学性能差异对于超声波传播波形的穿透及反射状况引起的能量变更，从而实现对内部状况的检测（图1）[1]。

超声波检测有着灵敏度高、检测速度较快，成本较低，且不会给人体带来损害等优点。

实际应用时，检测人员必须具备较多的实践操作经验，才能识别缺陷类型，并且超声波检测本身具有一定应用局限性，粗晶材料和焊缝中的缺陷较难检测，缺陷位置、取向和形状对检测结果有一定的影响。

压力容器安全评估报告

压力容器安全评估报告

压力容器安全评估报告1. 报告目的本报告旨在对压力的安全性进行评估，分析潜在的风险，并提出相应的安全建议，以确保压力的正常运行和使用过程中的安全。

2. 评估方法和范围评估采用综合分析法，结合对压力的设计、制造和使用情况进行全面分析。

评估范围包括但不限于压力的结构、材料、安装及运行环境等。

3. 评估结果根据对压力的评估，我们得出以下结论：3.1 压力设计合理性评估- 压力的设计符合相关标准和规范要求。

- 压力的结构牢固，能够承受额定压力和温度的要求。

- 压力的材料选择适当，具备足够的强度和耐腐蚀能力。

3.2 压力制造质量评估- 压力的制造工艺和工艺控制符合相关要求，制造质量可靠。

- 压力的焊接和连接部位均经过合格的检测和测试。

3.3 压力使用状态评估- 压力的使用环境符合相关要求，无明显的不良影响。

- 压力的运行记录和维护情况良好。

- 压力的安全保护装置完好可靠，能够对异常情况进行及时响应和处理。

4. 潜在风险分析尽管经过评估发现压力的设计、制造和使用情况均符合要求，但仍存在以下潜在风险：- 异常压力和温度波动可能导致压力失效。

- 不当的维护和保养可能引发安全问题。

- 长期使用和老化可能导致压力的结构疲劳和腐蚀。

5. 安全建议基于评估结果和潜在风险分析，我们提出以下安全建议：- 严格按照相关标准和规范要求进行压力的定期检测和维护。

- 加强对压力的操作人员的培训和管理，确保其了解正确的操作方法和注意事项。

- 定期监测压力的运行状态，对异常情况及时进行处置和修复。

- 提醒相关人员注意压力的使用寿命，及时进行更新和更换。

6. 报告结论经过评估和分析，压力的设计、制造和使用情况良好，符合相关要求。

然而，仍需要密切关注潜在风险，并严格执行安全建议，以保证压力的安全运行。

以上为本次压力容器安全评估报告的内容，相信对您的工作具有一定的参考价值。

如有任何疑问或需要进一步咨询，请随时与我们联系。

高温无损检测技术

高温无损检测技术

高温无损检测技术1. 无损检测概述随着科学和工业技术的迅速发展，工业现代化进程日新月异，高温、高压、高速度和高负荷无疑已成为现代化工业的重要标志。

但它的实现是建立在材料(或构件)高质量的基础之上的，为确保这种优异的质量，必须采用无损检测的方法，对产品进行百分之百的检测，以确保产品的安全可靠性。

无损检测以不损害被检验对象的使用性能为前提，应用多种物理原理和化学现象，对各种工程材料、零部件、结构件进行有效地检验和测试，借以评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理性能。

包括探测材料或构件中是否有缺陷．并对缺陷的形状、大小、方位、取向、分布和内含物等情况进行判断；还能提供组织分布、应力状态以及某些机械和物理量等信息。

无损检测技术的理论基础是材料的物理性质，其发展过程几乎利用了世界上所有物理研究的新成就、新方法，可以说材料物理性质研究的进展与无损检测技术的发展是一致的。

目前，在无损检测技术中利用的材料的物理性质有：材料在弹性波作用下呈现出的性质，在射线照射下呈现出的性质，在电场、磁场、热场作用下呈现出的性质等。

无损检测的工作方式有: 超声探测、X光探测、涡流检测、磁粉、表面渗透、激光、红外热成像等。

该项技术由于对被测物体没有或很少造成损伤, 而被广泛应用于机械制造、石油化工、造船、汽车、航空航天和核能等工业。

2. 高温无损检测石化工业中的装备多工作在高温高压环境中,如何保障该类设备安全可靠地长期运行是人们非常关心的问题。

准确便捷地检测在用结构中缺陷的位置及尺寸,是进行安全评定的基础和前提。

以下介绍红外热成像技术、超声检测技术及激光超声检测技术等无损检测技术在高温环境下的应用。

2.1红外热成像检测技术2.1.1红外热成像检测技术应用概况红外辐射是所有物体存在的自然现象。

20世纪60年代初美国首先开发出红外热成像技术和设备,并率先应用于军事领域。

随后,红外检测技术在航天、航空、医学、建筑、电力、冶金、石化、材料和医疗诊断等领域得到了广泛的应用和发展[1,2]。

浅析超设计使用年限压力容器的检验与安全评估

浅析超设计使用年限压力容器的检验与安全评估

图1 检验与安全评估程序图3 资料审查超设计使用年限压力容器的设备信息收集主要依靠资料审查环节。

检验工作中，资料审查是检验项目中的重要环节，目的在于审查、收集有关设计、制造、安装、改造或者重大修理、使用管理、检验检查和维护等重要信息。

资料审查主要涉及的内容如表1所示。

一般情况下，超设计使用年限的压力容器不是首检，且已超过设计的使用年限，因此，针对其档案资料现状的审查，应着重查看临近或首次超过设计使用年限时的定期检验报告、年度检查报告及检验过程中发现的问题等，为开展的检验与评估提供有效的支持。

4 损伤模式识别超设计使用年限的压力容器检验与评估需要参照热疲劳、机械疲劳、接触疲劳、振动疲劳、机械磨损、198研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2024.03（上）在建筑工程施工过程中，电力设备安装至关重要，但由于外界环境的变化和内部结构的不稳定，安装工作很容易受到许多不利的影响。

特别是在土建施工方面，很多施工环节都易影响电力设备安装。

为了确保电力安全，在施工过程中必须留出足够的空间来安装接地系统、固定配电箱和铺设导线。

近年来，随着建筑行业的快速发展，工程项目的总体设计水平也在不断提升，因此，在施工过程中，如何有效安排并协调各施工程序，变得至关重要。

本文围绕电力设备安装中的施工配合技术进行了分析和探讨。

1 电力设备安装中施工配合技术的作用1.1 可以确保设备安全、可靠地运行电力工程安装和土建施工的配合对于保证电力设备的安全性和可靠性至关重要，它们之间的关联性极为紧密，任何一个环节出现问题都会对整个施工过程产生严重的影响，还很难满足用电者的用电需求。

通过进一步电力设备安装中的施工配合技术研究李悦（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东 惠州 516001）摘要：供电企业的发展直接关系着社会经济水平，在电力设备安装环节合理应用施工配合技术，将设备安装视为工作的重点，要求施工与技术人员高度重视这一问题，再综合分析电力设备安装技术应用质量的影响因素，落实针对性防控措施，其可确保电力设备的应用效果，还能解决电力设备的安装问题。