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压力容器无损检测渗透检测技术

 
 


根据《特种设备安全监察条例》的规定,压力容器是一种特殊设备,其设计,制造,安装,改造,维护,使用和检验均纳入政府质量监督检验检疫部门的监督范围。

渗透测试是压力容器的重要测试方法。

JB 4730标准[1]系统地描述了检测无孔金属材料或非金属材料的表面开口缺陷的处理方法,以及测试结果的质量分类。对于应用于不同压力容器的渗透测试过程和质量等级,必须遵守相关法规和产品标准。

1渗透测试方法的分类

(1)根据渗透液中所含染料成分的分类,可分为荧光,着色,荧光着色和渗透检测三大类。

(2)根据去除渗透物的方法,可分为四种类型:可水洗,亲脂后乳化,亲水后乳化和溶剂基渗透检测。

(3)根据渗透检测灵敏度的分类等级,可分为五类:极低,低水平,中等水平,高水平和超高水平灵敏度。

(4)根据显像剂的种类,可分为干粉,水溶性,水悬浮,非水湿,特殊应用显像剂和自显影剂。

(5)根据溶剂去除的类型,可分为三种类型:卤素,非卤素和特殊应用的溶剂去除剂。

2渗透测试的适用范围

渗透测试可以有效地应用于无孔金属和非金属材料的检查。当渗透测试应用于陶瓷产品的检查时,有必要注意陶瓷产品是否是上釉的,并且上釉是瓷,可以通过常规的渗透测试方法进行测试。渗透测试

在检查石墨产品时,需要注意石墨产品是否通过铜浸渍等加工。在浸渍铜等工艺之后,填充石墨产品中的细孔,并且可以使用传统的渗透检测方法进行检测。粉末冶金产品检验的渗透测试

应注意区分粉末冶金产品是松散孔隙还是致密产品。如果它们是致密产品,则可以通过常规渗透测试方法进行测试。

3渗透测试材料

一系列渗透测试材料包括制造商推荐的实用渗透物,乳化剂,溶剂去除剂和成像剂。不同制造商生产的渗透检测材料不得互换使用。当对奥氏体和钛合金压力容器进行渗透测试时,应注意控制渗透测试材料中的卤素元素如氯和氟的含量。当应用于镍基合金压力容器时,应注意控制渗透测试材料中的硫。内容。当对某些橡胶和塑料产品进行渗透测试时,应注意渗透测试材料与这些橡胶和塑料产品的相容性。乳化剂分为两种类型:亲水性和亲油性,并且分为亲水性和亲脂性后乳化渗透方法。亲脂性乳化剂根据不同的扩散速度分为快速作用和慢作用。

它与化学成分和粘度有关;亲脂乳化剂通常以提供的方式使用。亲水性后乳化剂基本上是洗涤剂,其通常以浓缩状态提供并用水稀释。溶剂去除剂可分为卤化和非卤化类型。在非卤化溶剂去除剂中,严格控制氯和氟等卤素元素的含量,可用于清洗奥氏体和钛合金材料。

渗透测试的4个操作点

(1)压力容器渗透检测的合适温度范围为10~40℃。如果在实际测试期间测试区域的温度超过

在上述范围内,渗透试验在实际温度条件下的有效性应通过对比试验确定。

(2)渗透检测过程是否成功在很大程度上取决于待检查的焊接接头表面和缺陷表面是否具有干扰渗透测试的固体或液体污染物。例如,清洁焊接接头部分时产生的残留物可能干扰渗透物渗透到缺陷中。如果残留物是强碱,强酸或铬酸,则可能与渗透物发生不良反应,从而降低渗透检测的灵敏度。 。因此,应彻底清除待检部件表面的固体或液体污染物。

(3)喷砂,喷丸或研磨等处理可能导致待检表面的表面缺陷开口的密封,或显示掩模缺陷的痕迹,并且可以通过蚀刻处理表面。

(4)通过静电喷涂施加渗透物可以防止过量的渗透物积聚在待检部件上,防止渗透物进入空心通道,避免检查过程中严重的渗出问题。

(5)当从待检表面去除多余的渗透物时,应避免过度去除。

对于可清洗的渗透测试,应防止过度清洁。对于后乳化渗透试验,必须防止过度乳化,并且残留在缺陷中的渗透物通常不受过度清洁的影响。亲脂性乳化剂只能通过浸涂或浇铸涂覆施涂,不能通过刷涂或喷涂施涂。亲水性乳化剂只能通过浸涂,浇铸或喷涂施用,不能通过刷涂施用。对于溶剂去除型渗透测试方法,必须避免使用过量的溶剂,并且不允许使用溶剂来冲洗待检查的表面。为了避免过度去除,对于荧光透过检测方法,应该在黑光监视器下进行去除操作;对于颜色渗透检测方法,应在白光监视器下进行去除操作。(6)优选使用恒温控制的热空气循环型干燥炉进行干燥处理。干燥温度≯70°C,干燥时间≯30min,否则会损坏测试灵敏度。

(7)通常通过喷涂施加溶剂悬浮的湿显影剂。不要通过浸涂或浇注方法使用溶剂悬浮的湿式显像剂。否则,缺陷中的渗透物将通过显影剂中溶剂的作用被洗涤(溶解),导致漏检的结果。

5渗透测试的可靠性[2]

随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用,其可靠性受到越来越多的关注。影响渗透测试可靠性的因素是:

(1)毛细管现象的强度

在待检查的压力容器,渗透检测器和渗透检测过程被确定之后,被检查的压力容器的表面准备和预清洁是关键的。表面处理和预清洁越好,表面开口缺陷的内表面越干净,毛细管作用越强,渗透检测的可靠性越高。否则,如果检查中的压力容器的表面开口缺陷未被适当地清洁,则表面开口缺陷被污染或甚至堵塞,不太可能发生毛细管现象,并且穿透测试失败。当然,不会讨论渗透测试的可靠性。

(2)试块人工缺陷与实际表面开孔缺陷之间的对应关系,无论是随机破裂的A型试件,还是辐射裂纹B型试件和平行裂纹C型试件,均与压力有关要检查的船只。实际的表面开口缺陷是不同的。因此,在使用A,B或C型试验片时,优选使用具有实际表面开口缺陷的试验压力容器的试验片。

当A,B或C试块的人工缺陷正常时,试验压力容器试块上的实际开口缺陷也应显示正常。 A,B或C型标准试块上的人工缺陷与试验压力容器的实际开放缺陷显示之间的对应关系越高(例如,标准试块上的细裂纹与测试压力容器的精细裂纹显示)渗透测试的可靠性更高。

(3)渗透检测方法和过程的选择

待检压力容器不同,制造方法不同,产生的缺陷类型也不同,缺陷尺寸也不同。不同的缺陷类型和尺寸将导致使用不同的渗透检测方法和过程。显然,缺陷类型和尺寸与穿透检测方法和过程之间的对应关系越高,穿透检测的可靠性越高。想象一下,如果使用可清洗的颜色渗透探伤方法检查晶间腐蚀裂纹,则不会讨论渗透试验的可靠性。因此,为了提高渗透试验的可靠性,有必要合理选择渗透剂和检测工艺,合理选择试验压力容器的标准试块和实际缺陷试块,并采用可行的渗透试验。方法标准,以加强渗透测试仪的管理。正确操作,建立全面质量控制(QC)和质量保证(QA)系统。

6渗透测试过程标准

6.1中国的渗透检测方法标准

荧光渗透检测在中国航空领域得到广泛应用;彩色渗透检测广泛应用于中国的特种设备行业。中国的渗透测试流程标准基本符合国际标准,通常为:

(1)GJB 2367《渗透检测方法》;

(2)HB/Z 61《渗透检测》;

(3)JB 4730《压力容器无损检测》。

6.2国外渗透测试方法标准

渗透测试广泛用于美国,日本和欧洲。美国渗透测试流程标准代表了国际渗透测试的一流水平,通常为:

(1)ASTME 1417《渗透检测的标准方法》;

(2)ASTME 165《渗透检测的标准推荐操作方法》;

(3)ASTME 1208《亲油性后乳化荧光渗透检测的试验方法》;

(4)ASTME 1209《可水洗性荧光渗透检测的试验方法》;

(5)ASTME 1210《亲水性后乳化荧光渗透检测的试验方法》;

(6)ASTME 1219《溶剂去除性荧光渗透检测的试验方法》;

(7)ASTME 1220《溶剂去除性着色渗透检测的试验方法》;

(8)ASTME 1418《可水洗性着色渗透检测的试验方法》。

7渗透测试标准测试块

国际标准化组织无损检测技术委员会,欧洲标准化委员会和相关中国标准的表面标准小组委员会已规定了渗透测试标准试块的尺寸,生产方法和数据记录,这将有利于标准化渗透检测过程和促进渗透。验证了探测器系统的灵敏度和综合性能,以提高和确保穿透测试结果的可靠性。

7.1A型比较试块[3]7.1.1类型A比较测试块的大小和功能

A型对比试块的形状和尺寸如图1所示。

A型测试块用于渗透性检测器的性能测试和缺陷检测灵敏度的比较。

7.1.2生产A型试块

A型试件的基材为LY12铝合金板或棒材,尺寸为75mm×50mm×10mm,试块的长度方向应与板材的轧制方向一致;化学成分应符合GB/T 3190 [4]的要求;技术条件应符合GB/T3193 [5]的规定,棒材的技术条件应符合GB/T 3191 [6]或GB/T 3192 [7]的规定。

在表面粗糙度为6.3μm的试件中间部分,用火炬进行局部加热,温度达到500-540℃,然后立即倒入水中淬火,造成开裂,裂纹宽度≤3μm,3~5μm,>

5μm,不规则分布,每个试块上有不少于两个μ3μm的裂缝。然后将试验片加热至约140℃进行干燥,冷却后将其分成相等的区域A和B(每个区域约37.5mm×50mm×10mm)。

使用金相方法逐块测量每个测试块的裂缝宽度,并正确记录在测试参数卡上;试块制造商应在试件质量证书上注明裂缝宽度的测量结果和位置。

7.2B型比较试块

7.2.1 B型比较测试块的大小和功能

B型(改进的)对比试块的形状和尺寸如图2所示。

B型测试块用于评估荧光和着色渗透检测的综合性能,即评估渗透检测器系统的分辨能力和针对不同尺寸缺陷的渗透检测程序以及清洁粗糙表面的能力。

7.2.2 B型试块的生产

试件基板为不锈钢板,等级为00Cr17Ni13-Mo2N,硬度HV20=150±10或等效,尺寸为155mm×50mm×2.5mm。将测试块分成两个相等尺寸的部分(155mm×25mm×2.5mm),分别称为可洗性测试区和缺陷评估区。

(1)缺陷评估区首先镀镍,厚度为60±3μm,硬度为HV20=500~600;镀硬铬,厚度0.53~1.5μm,加热405°C 70min(不排除其他工序),硬度达到HV20=900~1 000,硬铬硬度层为1.2~1.6μm。然后,在电镀层的背面,分别以2.0,3.5,5.0,6.5和8.0kN的压力以相等的距离压制五个压痕,并且在电镀层的表面上形成圆形或近似圆形的径向裂缝。 (分别对应于缩进)。它达到3.0,3.5,4.0,4.5和5.5mm。测试块制造商指示测试件质量证书上每个径向裂缝的最大直径的测量值。(2)首先将可洗性试验区域分成四个区域,每个区域的尺寸为25mm×35mm;然后,通过特定的表面处理方法生产四个具有2.5,5,10和15μm粗糙度的区域。测试块制造商指示测试件质量证书上四个不同粗糙度区域的测量粗糙度值。

7.3C型比较试块[8]

7.3.1 C型对比块的尺寸和功能C型试块的形状和尺寸如图3所示。

C型块用于评估荧光和有色渗透系统的灵敏度水平。使用其中镀层的总厚度为10,20和30μm的测试块来确定荧光渗透系统的灵敏度水平,并且使用总镀层厚度为30和50μm的测试块来确定灵敏度。有色渗透系统的水平。

7.3.2 C型试块的生产

C型试块的基材为黄铜板,尺寸为35mm×100mm×2mm。首先将镍和铬镀在试验片基材上,每个试验片的镀层总厚度分别为10,20,30和50μm;然后,通过纵向拉伸方法(不包括其他方法)使电镀层破裂,以形成多个几乎平行的横向裂缝,其具有接近镀层总厚度的裂缝深度,并且宽度与深度的比率为约1。 :20。

测试块制造商在测试件质量证书上指示测量的裂缝宽度和深度(或镀层的总厚度)。

8渗透测试过程限制

不建议使用干粉成像剂和水溶性成像剂进行着色渗透测试。应使用非水性湿成像剂。

应使用专用的自成像??渗透液批准自行开发过程,黑光辐照度为3,000000μW/cm 2。

不建议对关键关键部件进行颜色渗透测试。

涡轮发动机关键部件的维修和维护只允许通过亲水后乳化荧光渗透试验进行测试,测试灵敏度应该先进并超级先进。

9渗透试验裂缝深度试验[9]

渗透测试受到越来越多的关注。从断裂力学的角度来看,人们对穿透测试结果的期望不再局限于裂缝的长度和宽度,而是裂缝的深度。然而,渗透测试中裂缝深度的测量一直是渗透测试的盲点。中国的一个研究单位使用铝合金扁平材料和铝合金焊接试件进行着色渗透试验。测量裂缝深度测深仪并与测试件进行比较。发现裂缝深度与长度和宽度之间存在一定的对应关系。得到了统计规律数据,得到了裂纹长度,宽度和深度的对比表,对裂纹深度的评价具有一定的参考价值。10不规则裂纹角度对穿透深度的影响[10]影响穿透探测灵敏度的因素很多,包括穿透探测材料,工艺方法和设备,但缺陷本身的性质(如被测裂纹的宽度,深度和长度等)直接影响穿透试验的灵敏度。已经报道了常规裂缝的渗透作用,并且很少报道对不规则裂缝的研究。

理论推导公式表明,裂缝中渗透物的穿透深度主要取决于裂缝的角度;当裂缝的开口宽度和深度相同时,渗透物深入穿过有角裂缝;当裂缝的开口宽度同时,裂缝越尖锐,检测灵敏度越高。穿透深度与裂缝的长度无关。

11在役容器穿透裂缝的渗透检测[11]

渗透测试可分为表面渗透和渗透渗透检测。前者检测表面缺陷,后者检测穿透缺陷(即泄漏检测)。包含液体介质的使用中的容器在操作期间处于压力下。如果存在穿透性裂缝(即使它非常细),则可能由于其膨胀而导致容器泄漏。停止运行,清理液体介质,容器没有内部压力,并且穿透裂缝被关闭。如果泄漏位置在容器的底部,则待检部件处于上部位置,即使使用磁粉检查,效果也不好。此时,使用穿透渗透检测的效果非常好。

使用渗透渗透测试时,预清洁很重要。渗透裂缝中的污染越清洁越好。用于清洁污染物的清洁剂,如液体的成分类似于容器中所含的液体介质,清洁效果会更好。渗透检测剂在结构上类似于容器中所含的液体介质,检测效果也更好。当使用渗透渗透测试时,将渗透物施加到容器的内部,将显影剂施加到容器的外部,并且容器外部的缺陷显示指示容器的泄漏位置。

12渗透测试自动化[12]

国内研究单位采用电荷耦合器件(CCD)图像采集和计算机图像处理机电一体化渗透检测自动分选系统,水洗有色渗透液和水溶性湿润型,在SM-1型着色的基础上进行了改进渗透检测剂。用于非金属陶瓷轴承球(6.6和8.5mm)的成像剂具有高检测灵敏度,可发现的最小裂缝宽度≤1μm,缺陷显示宽度约为实际宽度的40~60倍(即扩散系数)约40~60),检测速度快,成本低,劳动强度降低,工作效率提高,渗透检测过程可以标准化,自动化。自动分选系统不仅可用于检测陶瓷轴承球表面的斑点孔隙,松散和裂纹缺陷,还可用于检测钢球等曲面上的缺陷,探索新的渗透方式检测自动化。摘录自:中国计量与测量网络

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