承压类(GRD)特种设备无损检测基础知识

内蒙古特种设备协会无损检测人员安全技术培训承压类特种设备基本知识张竞仁2013年法律、法规、标准《中华人民共和国特种设备安全法》《特种设备安全监察条例》《锅炉安全技术监察规程》《固定式压力容器安全技术监察规程》《压力管道安全技术监察规程——工业管道》承压类设备各类技术标准（基础标准）NB/T47013（JB/T4730）《承压设备无损检测》系列标准理论基础流体力学工程热力学热力学第零定律热力学第一定律热力学第二定律传热学辐射传热对流传热热传传导承压类特种设备特点生产、生活中广泛使用可能会发生爆炸事故事故会危及公共安全事故会危及生命及财产安全设计、制造、安装、使用、检验、维修、改造等环节接受监察全过程处于受控状态青岛输油管道爆燃事故（发生于2013.11.22，致62人死亡,损失7.5亿元）青岛输油管道爆燃事故青岛输油管道爆燃事故青岛输油管道爆燃事故青岛输油管道爆燃事故青岛输油管道爆燃事故承压类特种设备检验方法宏观：直尺、卡尺、卷尺，焊检尺、塞规，放大镜，手锤测厚检查：测厚仪壁温：测温笔、远红外测温仪、热电偶腐蚀介质含量分析无损检测：表面（渗透、磁粉、涡流）、射线（χ、γ）、超声波、声发射硬度测试：硬度仪承压类特种设备检验方法金相检验应力测定耐压试验气密性试验强度校核化学分析光谱分析锅炉基本知识用途广泛工农业生产交通运输人民生活、采暖工业锅炉特种设备安全监察条例锅炉，是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备，其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于0.1MPa（表压），且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。锅炉的特点锅炉一旦投用，一般都要求连续运行，而不能任意停车。锅炉工作条件恶劣具有爆炸危险性破坏力巨大锅炉主要参数（压力）压力（压强）大气压力绝对压力表压力绝对压力与表（相对）压力P表（相对）＝P绝（真实）－大气压力锅炉主要参数（压力）表压力负压（真空）工程大气压力（at）标准（物理）大气压力气体压力源宏观：产生于容器外（压缩、蒸汽）微观：分子运动的平均结果锅炉主要参数（温度）标志物体冷热程度的物理量摄氏度t：℃热力学温度T：K饱和温度当水的气化与水蒸汽的凝结过程分子数相等，即汽液两相平衡时的状态叫饱和状态，此时的水为饱和水，蒸汽为饱和蒸汽，压力为饱和压力。锅炉主要参数（温度）温度越高，能量越大额定温度（出口介质温度）过热温度过热蒸气欠热水锅炉主要参数（容量、出力、输出功率）蒸汽锅炉额定蒸发量（经济蒸发量）热水锅炉热功率额定热功率1t/h≈0.7MW≈60×104kcal/h≈2.5122×106kJ/h1kW＝857kcal/h1kcal＝4.187kJ1㎏H2O升高1℃所需热量为1kcal/（㎏·℃）水与蒸汽的性质水：来源广泛、获取方便、价格便宜，比热容较高：1㎏H2O升高1℃所需热量1kcal/（㎏·℃）=4.187KJ/（㎏·℃）固体（冰）→固体热→固体温升→0℃（固液共存）→溶解热→液体→液体热→液体温升→100℃（液汽共存）→气化潜热→饱和蒸汽（湿蒸汽（汽水共存））→加热→饱和蒸汽（干蒸汽（只有气相））→过热（等压加热）→过热蒸汽以上过程是可逆的水与蒸汽的性质水位原理连通器工作介质常温下无色无味透明液体，有体积无固定的形状水在1个大气压下，4℃时体积最小、密度最大汽水临界参数临界压力临界温度临界比容汽化潜热水与蒸汽的性质在一定压力下，饱和蒸汽的温度是恒定的。饱和蒸汽的温度与压力是一一对应的。绝对压力MPa饱和温度℃饱和汽比容m³/㎏比汽化潜热kJ/㎏0.199.631.69462258.20.2120.230.88592202.21.1184.060.17741999.3锅炉分类用途：电站锅炉、工业锅炉、机车锅炉、船舶锅炉、生活锅炉等。载热介质：蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、热风炉、有机热载体锅炉。燃料热源：燃煤、油、气、电加热、生物燃料、余热锅炉本体结构：锅壳（火管）、水管、水火管、热管、真空相变锅炉介质流动方式，自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉、低倍率循环锅炉锅炉分类燃料燃烧方式，层燃炉（固定炉排，机械化炉排（链条炉排、往复炉排、抛煤机等））、沸腾炉（循环流化床）、室燃炉（煤粉、油、气）、旋风炉锅筒布置：立式、卧式锅炉燃烧室布置：内燃、外燃锅炉蒸发量：大于75t/h锅炉称作大型锅炉；蒸发量为20～75t/h锅炉称作中型锅炉；蒸发量小于20t/h的锅炉称作小型锅炉出厂形式：整装、组装、散装锅炉锅炉分类（制造管理）A级锅炉：额定工作压力（表压）P≥3.8MPa的锅炉B级锅炉；包括：⒈蒸汽锅炉：0.8MPa＜P＜3.8MPa；⒉热水锅炉：额定出水温度≥120℃；⒊有机热载体锅炉：⑴使用气相有机热载体的锅炉；⑵液相有机热载体锅炉:额定热功率＞4.2MW；锅炉分类（制造管理）C级锅炉：⒈蒸汽锅炉:P≤0.8MPa并且设计正常水位时水容积＞50L；⒉热水锅炉:额定出水温度＜120℃；⒊液相有机热载体锅炉:额定热功率≤4.2MW。D级锅炉：⒈蒸汽锅炉：P≤0.8MPa并且设计正常水位时水容积≤50L；⒉汽水两用锅炉：P≤0.04MPa并且额定蒸发量≤0.5t/h的锅炉；⒊仅用自来水加压的热水锅炉，并且额定出水温度≤95℃。锅炉分类（压力等级——出口）水、蒸气压力p≤2.5MPa，低压锅炉蒸气压力3.8MPa≤p＜5.3MPa，中压锅炉蒸气压力5.3MPa≤p＜9.8MPa，次高压锅炉蒸气压力9.8MPa≤p＜13.7MPa，高压锅炉蒸气压力13.7≤p＜16.7MPa，超高压锅炉蒸气压力16.7≤p＜22.1MPa，亚临界压力锅炉蒸气压力p≥22.1MPa，超临界压力锅炉锅炉分类（工业锅炉、电站锅炉）工业锅炉：锅炉出口水蒸气压力为2.5MPa以下的锅炉。工业锅炉产品共分三大类：蒸汽锅炉、热水锅炉、有机热载体炉。电站锅炉：锅炉出口水蒸气压力为3.8MPa以上的锅炉。锅炉出口水蒸气压力为2.5MPa到3.8MPa的锅炉，根据用途分，用于工业生产用汽为工业锅炉，热电联产为电站锅炉。锅炉结构的基本要求各部分在运行时应能按设计预定方向自由膨胀。保证各循环回路的水循环正常，所有受热面都应得到可靠的冷却。各受压部件应有足够的强度和稳定性。受压元、部件结构的形式，开孔和焊缝的布置应尽量避免或减少复合应力和应力集中。水冷壁膛的结构应有足够的承载能力。锅炉结构的基本要求炉墙应具有良好的密封性和耐热性。锅炉钢架等承重结构在承受设计载荷时，应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性。便于安装、运行操作、检修和清洗内部。要根据锅炉参数和燃料的适应性来选用锅炉结构和燃烧设备。要合理配置辅机设备，还要考虑安全附件和自控装置的可靠性。构造锅锅筒、水冷壁、对流管束、烟管、火管、下降管、受热面管子、过热器、再热器、省煤器、减温器、炉胆、下脚圈、炉门圈、喉管、冲天管、联箱炉安全附件锅炉附属设备锅炉安全附件工业锅炉安全附件，主要是指锅炉上使用的安全阀、压力表、水位计、水位警报器、排污阀等。安全阀的主要作用是当锅炉内的压力超过规定要求时自动开启，释放超过的压力。每台锅炉必须装有与锅筒蒸汽空间直接相连接的压力表。能耗指标锅炉热效率：锅炉输出的有效利用热量与同一时间内所输入的燃料热量的百分比。符号为η，单位为%。电厂的大型锅炉的热效率可达到90%以上几种锅炉结构锅壳锅炉立式锅炉横水管横火管双回程火管立式无管（套筒式、燃油气）直水管、弯水管卧式内燃WNLWNS热水锅炉锅壳及水管热水锅炉管架式热水锅炉卧式外燃水管锅炉无损检测要求焊缝交叉部位应力较大，且焊接时较其它部位易产生缺陷，故对焊缝交叉部位应优先检测。因高参数，大容量锅炉制造工艺复杂，易产生缺陷，发生事故的后果更为严重，故无损检测要求比对低参数，小容易的锅炉要求高一些，包括检测比例和合格级别。另外，有机热载体锅炉介质特殊，危险性较大，所以探伤要求高。为节省制造成本，对部分危险性相对较小的设备焊缝采取按比例抽查的方式进行检测，而不全部进行100%检测。无损检测要求由于RT和UT检测各有其特点，为尽可能检出焊缝内的各种缺陷，对中、高压锅炉，采取RT和UT并用。对封头和下脚圈的拼缝，因拼接后还要进行压制加工，加工过程中原拼缝内的小缺陷有可能发展成为超标缺陷，故应在加工成型后进行无损检测。锅炉中的重要角焊缝，一般不采用射线探伤，而采用超声波探伤。无损检测要求需做热处理的焊接接头应在热处理后进行无损探伤，因热处理会使焊接接头内的应力、组织发生变化，且有可能产生新的缺陷，只有在热处理后，接头内的组织和缺陷才是稳定的，这时的检测结果才是准确的。厚度≥70的管子在焊到20㎜时应做100%的射线探伤定期检验时，宏观检查未发现明显变形，则焊缝内部一般不会产生新的缺陷，原有的小缺陷一般也不会发展，所以一般可不进行RT或UT，但对于重要角焊缝和主焊缝可以进行表面探伤检查，若发现表面已产生裂纹时，则应进一步检查和分析。必须时可对焊缝进行RT或UT检测。无损检测要求（《锅炉安全技术监察规程》）无损检测人员应按有关安全技术规范进行考核，取得资格证书后，方能从事该方法和技术等级的无损检测工作。无损检测方法主要包括射线（RT）、超声（UT）、磁粉（MT）、渗透（PT）、涡流（ET）等检测方法。制造单位应当根据设计、工艺及其相关技术条件选择检测方法。当选用超声衍射时差法（TOFD）时，应当与脉冲回波法（PE）组合进行检测，检测结论以TOFD与PE的结果进行综合判定无损检测要求（《锅炉安全技术监察规程》）锅炉受压部件无损检测方法应当符合NB/T47013（JB／T4730）《承压设备无损检测》的要求；管子对接接头X射线实时成像，应当符合相关技术规定无损检测技术等级及焊接接头质量等级锅炉受压部件焊接接头的射线检测技术等级不低于AB级，焊接接头质量等级不低于Ⅱ级；锅炉受压部件焊接接头的超声检测技术等级不低于B级，焊接接头质量等级不低于Ⅰ级；表面检测的焊接接头质量等级不低于Ⅰ级。无损检测要求（《锅炉安全技术监察规程》）有延迟裂纹倾向的材料应当至少在焊接完成24小时后进行无损检测有再热裂纹倾向材料的焊接接头，应当在最终热处理后进行表面无损检测复验封头（管板）、波形炉胆、下脚圈的拼接接头的无损检测应当在成型后进行，如果成型前进行无损检测，则应当于成型后在小圆弧过渡区域再次进行无损检测电渣焊焊接接头应当在正火后进行超声检测无损检测要求（蒸汽锅炉）（《锅炉安全技术监察规程》）锅炉设备分类A级B级C级D级锅炉部件检测方法及比例检测方法及比例检测方法及比例检测方法及比例锅筒(锅壳)、启动（汽水）分离器的的纵向和环向对接接头,封头(管板)、下脚圈的拼接接头以及集箱的纵向对接接头100%射线或100%超声（注1）100%射线或100%超声（注1）每条焊缝至少20%射线10%射线炉胆的纵向和环向对接接头（包括波形炉胆）、回燃室对接接头及炉胆顶的拼接接头——20%射线20%射线——内燃锅壳锅炉，其管板与锅壳的T形接头，贯流式锅炉集箱筒体T形接头——100%超声100%超声——内燃锅壳锅炉，其管板与炉胆，回燃室的T形接头——50%超声50%超声——集中下降管角接接头100%超声——————外径大于159mm或壁厚大于或等于20mm的集箱、管道和其他管件的环向对接接头100%射线或100%超声（注1）100%射线或100%超声（注1）————无损检测要求（蒸汽锅炉）（《锅炉安全技术监察规程》）外径小于或等于159mm的集箱、管道、管子环向对接接头（受热面管子接触焊除外）⒈P≥9.8MPa，100%射线或超声(安装工地，接头数的50%)；⒉P9.8MPa，50%射线或50%超声(安