化工压力容器高温超声波检测技术影响因素分析

论文摘要

化工压力容器大多数是在高温、高压、低温、疲劳及腐蚀性介质等苛刻工况下运行,在生产和使用中的失效形式比较复杂,而且随着服役期的延长,由设备内部存在的原始缺陷引发的危险性也在不断增加。要解决化工压力容器的失效分析和预防问题,首先是检测、监控危害性缺陷,超声波技术是高温状态下检测表面、埋藏缺陷最适用的方法,但在使用中由于耦合剂耐热性能、声能衰减、声场特性变异、探头适用性等困难,难以实现对缺陷的有效检测,存在相当一些问题需要研究解决。本文通过试验测量了随着温度的变化(50～450℃范围内),超声波横波在压力容器用钢16MnR钢内的衰减系数,按其趋势拟合了随着温度变化超声横波的衰减变化规律关系式。并对引起超声衰减的两个主要方面,材质衰减和耦合界面造成的声压损失进行讨论分析。在温度超过300℃时,衰减值明显增大,探伤界面的耦合剂界面损失是声波衰减的主要因素。分析了超声波斜探头的声场规律,测量了在50～450℃范围内16MnR钢中超声横波的声速,结合横波声速的变化,得出了超声波斜探头的近场长度、波束指向角的变化规律。由此可知,对于Ф10mm的芯片探头,近场区长度在6～8mm。并且,随着温度的逐渐升高,θ0、θ_上、θ_下都逐渐减小。建立高温环境下焊缝缺陷超声横波检测方法并结合理论进行了工程应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 绪论
• 一、化工压力容器的使用现状
• 二、化工压力容器与超声无损检测技术
• 三、国内外高温超声检测技术的研究现状
• 四、本课题的研究意义和内容
• 第一章 超声检测技术理论
• 1.1 超声波检测技术概论
• 1.1.1 超声检测技术发展现状
• 1.1.2 超声波脉冲反射法检测技术原理
• 1.2 超声横波检测技术
• 1.3 影响缺陷定量的主要因素
• 1.4 高温超声横波衰减的发展与现状
• 第二章 超声横波高温检测试验
• 2.1 超声横波高温检测试验方案的确定
• 2.2 试样制备和试验仪器
• 2.2.1 试样材料的选择与加工
• 2.2.2 超声横波检测试验仪器设备的选择
• 2.3 试验测试
• 2.3.1 仪器和斜探头的性能测试
• 2.3.2 16MnR 钢的超声横波检测声速及衰减
• 第三章 温度对16MnR 钢内超声横波衰减的影响研究
• 3.1 衰减机理概述
• 3.1.1 衰减的起因
• 3.1.2 衰减规律
• 3.2 温度变化时的材质变化情况
• 3.2.1 材质衰减变化情况
• 3.2.2 材质衰减系数测试
• 3.3 温度变化时界面对回波声压的影响
• 3.3.1 界面的声压损失
• 3.3.2 界面层的影响测试试验
• 3.4 超声衰减的影响因素分析
• 第四章 温度对超声横波斜探头声场规律研究
• 4.1 引言
• 4.2 横波斜探头超声场概述
• 4.2.1 假想横波波源
• 4.2.2 横波声场声束轴线上的声压
• 4.2.3 近场区长度
• 4.2.4 指向性
• 4.3 环境温度对斜探头近场区和指向性的影响
• 4.3.1 近场区
• 4.3.2 指向性
• 第五章 化工压力容器焊缝缺陷的高温超声横波检测技术
• 5.1 化工压力容器高温超声横波检测方法
• 5.1.1 检测设备要求
• 5.1.2 检测前的准备
• 5.1.3 检测方法
• 5.1.4 适用范围
• 5.2 模拟检测
• 5.3 实际工程应用
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要