承压类(GRD)特种设备无损检测基础知识课件.ppt
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- 承压类 GRD 特种设备 无损 检测 基础知识 课件
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1、内蒙古特种设备协会内蒙古特种设备协会无损检测人员安全技术培训无损检测人员安全技术培训承压类特种设备基本知识承压类特种设备基本知识 张竞仁张竞仁 2013年 法律、法规、标准法律、法规、标准l中华人民共和国特种设备安全法l特种设备安全监察条例l锅炉安全技术监察规程l固定式压力容器安全技术监察规程 l压力管道安全技术监察规程工业管道l承压类设备各类技术标准(基础标准)承压设备无损检测系列标准理论基础理论基础l流体力学l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承压类特种设备特点l生产、生活中广泛使用l可能会发生爆炸事故l事故会
2、危及公共安全l事故会危及生命及财产安全l设计、制造、安装、使用、检验、维修、改造等环节接受监察l全过程处于受控状态青岛输油管道爆燃事故青岛输油管道爆燃事故(发生于(发生于2013.11.22,致,致62人死亡人死亡,损失损失7.5亿元亿元)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承压类特种设备检验方法l宏观:直尺、卡尺、卷尺,焊检尺、塞规,放大镜,手锤l测厚检查:测厚仪l壁温:测温笔、远红外测温仪、热电偶l腐
3、蚀介质含量分析l无损检测:表面(渗透、磁粉、涡流)、射线(、)、超声波、声发射l硬度测试:硬度仪承压类特种设备检验方法承压类特种设备检验方法l金相检验l应力测定l耐压试验l气密性试验l强度校核l化学分析l光谱分析 用途广泛用途广泛 工农业生产 交通运输 人民生活、采暖 工工 业业 锅锅 炉炉 特种设备安全监察条例特种设备安全监察条例l锅炉锅炉,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
4、锅炉的特点l锅炉一旦投用,一般都要求连续运行,而不能任意停车。l锅炉工作条件恶劣l具有爆炸危险性l破坏力巨大锅炉主要参数锅炉主要参数(压力)(压力)l压力(压强)l大气压力 l绝对压力 l表压力 l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锅炉主要参数(压力)(压力)l表压力 l负压 (真空)l工程大气压力(at)l标准(物理)大气压力l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锅炉主要参数 (温度)(温度)l标志物体冷热程度的物理量 摄氏度t:热力学温度 T:K l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
5、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。锅炉主要参数锅炉主要参数(温度)(温度)l温度越高,能量越大 l额定温度(出口介质温度)l过热温度 l过热蒸气 l欠热水锅炉主要参数锅炉主要参数 (容量、出力、输出功率)(容量、出力、输出功率)l蒸汽锅炉 额定蒸发量(经济蒸发量)l热水锅炉 热功率 额定热功率 l1t/h 0.7MW 60104kcal/h 2.5122106kJ/hl1kW857kcal/hl1kcal4.187kJ 1H2O升高1所需热量为 1kcal/()水与蒸汽的性质水与蒸汽的性质l水:来源广泛、获取方便、价格便宜,比热容较高:1H2O升高1所需热
6、量1kcal/()=4.187KJ/()l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 l以上过程是可逆的水与蒸汽的性质水与蒸汽的性质l水位原理 连通器l工作介质 常温下无色无味透明液体,有体积无固定的形状 l水在1个大气压下,4时体积最小、密度最大l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水与蒸汽的性质l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 m/比汽化潜热
7、 kJ/0.199.631.69462258.20.2120.230.88592202.21.1184.060.17741999.3锅炉分类锅炉分类 l用途:电站锅炉、工业锅炉、机车锅炉、船舶锅炉、生活锅炉等。l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。l燃料热源:燃煤、油、气、电加热、生物燃料、余热锅炉l本体结构:锅壳(火管)、水管、水火管、热管、真空相变锅炉l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锅炉分类l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
8、、油、气)、旋风炉l锅筒布置:立式、卧式锅炉l燃烧室布置:内燃、外燃锅炉l蒸发量:大于75t/h锅炉称作大型锅炉;蒸发量为2075t/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l出厂形式:整装、组装、散装锅炉锅炉分类锅炉分类(制造管理)lA级锅炉:额定工作压力(表压)P3.8MPa的锅炉 lB级锅炉;包括:蒸汽锅炉:0.8MPaP3.8MPa;热水锅炉:额定出水温度120;有机热载体锅炉:使用气相有机热载体的锅炉;液相有机热载体锅炉:额定热功率4.2MW;锅炉分类锅炉分类(制造管理)lC级锅炉:蒸汽锅炉:P0.8MPa并且设计正常水位时水容积50L;热水锅炉:额定出水温度12
9、0;液相有机热载体锅炉:额定热功率4.2MW。lD级锅炉:蒸汽锅炉:P0.8MPa并且设计正常水位时水容积50L;汽水两用锅炉:P0.04MPa并且额定蒸发量0.5t/h的锅炉;仅用自来水加压的热水锅炉,并且额定出水温度95。锅炉分类锅炉分类(压力等级(压力等级出口)出口)水、蒸气压力 p2.5MPa,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 13.7p 16.7MPa,超高压锅炉蒸气压力 16.7p22.1MPa,亚临界压力锅炉蒸气压力 p22.1MPa,超临界压
10、力锅炉锅炉分类锅炉分类(工业锅炉、电站锅炉)l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。l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锅炉结构的基本要求l各部分在运行时应能按设计预定方向自由膨胀。l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。l各受压部件应有足够的强度和稳定性。l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。l水冷壁膛的结构应
11、有足够的承载能力。锅炉结构的基本要求锅炉结构的基本要求l炉墙应具有良好的密封性和耐热性。l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。l便于安装、运行操作、检修和清洗内部。l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。l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。构造构造l锅锅 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l炉炉l安全附件安全附件l锅炉附属设备锅炉附属设备锅炉安全附件锅炉安全附件 l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
12、计、水位警报器、排污阀等。l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。l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,单位为%。电厂的大型锅炉的热效率可达到90%以上几种锅炉结构几种锅炉结构l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l卧式内燃 WNL WNSl热水锅炉 锅壳及水管热水锅炉 管架式热水锅炉l卧式外燃 WWW WWL KZW KZL DZW DZLl水管锅炉无损检测要求无损检测要求l焊缝交叉部位应力较大,
13、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。l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。l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。无损检测要求无损检测要求l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。l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
14、型后进行无损检测。l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。无损检测要求无损检测要求l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。l厚度70的管子在焊到20时应做100%的射线探伤l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
15、求无损检测要求(锅炉安全技术监察规程锅炉安全技术监察规程)l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。l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。l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无损检测要求(锅炉安全技术监察规程锅炉安全技术监察规程)l锅炉受压部件无损检测方法应当符合NB/T47013(JBT4730)承压设备无损检测的要求;管子
16、对接接头X射线实时成像,应当符合相关技术规定l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级;表面检测的焊接接头质量等级不低于级。无损检测要求无损检测要求(锅炉安全技术监察规程锅炉安全技术监察规程)l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l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l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
17、进行无损检测l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无损检测要求(蒸汽锅炉)(蒸汽锅炉)(锅炉安全技术监察规程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
18、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)无损检测要求无损检测要求(蒸汽锅炉)(蒸汽锅炉)(锅炉安全技术监察规程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)P9.8MPa,100%射线或超声(安装工地,接头数的50%);P9.8MPa,50%射线或50%超声(安装工地,接头数的25%)
19、10%射线 锅筒、集箱上管接头的角接接头外径大于108mm,100%超声;外径小于或等于108mm,至少接头数的20%表面 无损检测要求无损检测要求(蒸汽锅炉)(蒸汽锅炉)(锅炉安全技术监察规程锅炉安全技术监察规程)l壁厚小于20mm的焊接接头应当采用射线检测方法,壁厚大于或等于20mm时,可以采用超声检测方法,超声检测仪宜采用数字式可记录仪器,如果采用模拟式超声检测仪、应当附加20%局部射线检测。l水温低于100的给水管道可以不进行无损检测。lB级及以上热水锅炉无损检测比例及方法应当符合相应级别蒸汽锅炉要求,C级热水锅炉主要受压元件的主焊缝应当进行10%的射线或者超声检测。l蒸汽锅炉、B级及
20、以上热水锅炉和承压有机热载体锅炉的管子或管道与无直段弯头的焊接接头应当进行100%的射线或者超声检测。无损检测要求无损检测要求(蒸汽锅炉)(蒸汽锅炉)(锅炉安全技术监察规程锅炉安全技术监察规程)l锅炉受压部件进行局部无损检测时,应包括纵缝与环缝的相交焊接接头部位。l经局部无损检测的焊接接头,若在检测部位任意一端发现缺陷有延伸可能时,应在该缺陷两端的延伸部位各进行不少于200mm的补充检测,如仍不合格,则应对该条焊接接头进行全部检测。对不合格的管子对接接头,应当对该焊工当日焊接的管子对接接头进行抽查数量双倍数目的补充检测,如仍不合格,应当对该焊工当日全部接管焊接接头进行检测。锅炉安全技术知识 用
21、途广泛用途广泛 (石油、化工、动力、食品石油、化工、动力、食品)工业生产 交通运输 日常生活 压力容器压力容器压力容器定义压力容器定义 特种设备安全监察条例特种设备安全监察条例l压力容器 是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器;盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPaL的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60液体的气瓶;氧舱等。压力容器特点压力容器特点l
22、潜在危险性(使用条件比较苛刻)潜在危险性(使用条件比较苛刻)交变压力载荷、交变温度、重力载荷、风雪载荷、地震载荷 压力可能会异常升高而导致压力容器被破坏 经常处于高温或低温状态 内部介质常具有强腐蚀性 具有爆炸危险性 破坏力巨大l设计、制造、安装、使用、检验、维修、改造等设计、制造、安装、使用、检验、维修、改造等环节接受监察且全过程处于受控状态环节接受监察且全过程处于受控状态应力对安全的影响应力对安全的影响l压力载荷产生薄膜应力l温度载荷产生温差应力l重力载荷产生弯曲应力风雪载荷产生拉、压应力l地震产生相应应力l局部应力 结构不连续:形状不连续、封头与筒体、开孔 组装质量:对口错边量、棱角度
23、焊接残余应力主要工艺参数主要工艺参数 l压力(P:MPa,Kgf/cm2)l温度(t:,T:K)l公称容积(VN:m ,L)l公称直径(DN:)l壁厚(S.:)l介质特性(有毒、易燃、易爆)主要工艺参数(压力)主要工艺参数(压力)l工作压力l最高工作压力 l设计压力l公称压力l试验压力 主要工艺参数(温度、公称直径)主要工艺参数(温度、公称直径)l工作温度(操作温度)l试验温度l设计温度l公称直径按压力容器的安全重要程度分类(容规)按压力容器的安全重要程度分类(容规)下列情况之一的,为第三类压力容器:高压容器;中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质);中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度
24、危害介质,且PV乘积大于10MPam3);中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质,且PV乘各大于等于0.5MPam3);低压容器(公限毒性程度为极度和高度危害介质,且PV乘积大于等于0.2MPam3);按压力容器的安全重要程度分类(容规)按压力容器的安全重要程度分类(容规)高压、中压管壳式余热锅炉;中压搪玻璃压力容器;使用强度级别较高(指相应标准中搞拉强度规定值下限大于等于540MPa)的材料制造的压力容器;球形储罐(容积大于等于50m3);低温液体储存容顺(容积大于5m3)。按压力容器的安全重要程度分类(容规)按压力容器的安全重要程度分类(容规)下列情况之一的,为第二类压力容器(第三
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