袁榕杭州无损检测技术应用及JB4730标准介绍.ppt
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1、1,JB/T4730-2005承压设备无损检测及其技术应用,合肥通用所压力容器检验站袁榕,2,无损检测概况,无损检测技术是一门新兴的应用技术学科,近半个多世纪来,在国外工业发达国家发展得十分迅速。它是控制产品质量、保障设备安全运行的重要手段。在我国机械、冶金、航空、航天、核能、国防、交通、电力、化工等工业部门目前也都得到广泛的应用,并愈来愈受到各方面的重视。承压设备无损检测:为了满足承压设备工程设计的强度要求,保证承压设备的安全使用,对承压设备设备(不管其采用什么材料、什么结构和用途)的内、外部缺陷所进行的各种检测。而这些检测不会使容器设备本身受伤、分离或损坏。常用的承压设备无损检测方法主要有
2、射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测等五种。,3,承压设备法规标准体系(强制附属配套),由于承压设备在高温高压或易燃易爆工况下工作,具有一定的危险性,因此世界各国均将承压设备作为特种设备进行强制性管理,制定出适合本国国情的相应安全法规和技术标准体系。国家的安全法规是国家为保证承压设备的安全而制定的强制性法规,在任何其管辖范围内的产品都必须遵循它的安全原则;技术标准应是推荐性的,规定保证承压设备安全所对应的产品质量技术指标,标准所规定的技术指标应该符合技术法规的安全原则。技术标准和安全法规在总体上都是保证承压设备安全,但在作用和其他方面是有区别的。目前全球的承压设备法规和标准事实上包
3、括两大体系:一是广泛覆盖美洲和亚洲的ASTM体系;二是目前已经形成规模,通行于欧洲并且影响力日益扩大的欧洲体系。承压设备的国际流通已引起世界各国的广泛关注。我国政府对承压设备的安全监察工作十分重视,设置专门的机构,建立安全监察制度,制定专门法规,实施安全监察(法、法规、规章和技术法规)。国内同时成立全国锅炉压力容器标准化技术委员会,并与国际标准化组织ISO/TC 11取得实质性的联系(GB,JB)。目前国内承压特种设备的法规和标准体系的协调和覆盖在质检总局特种设备局统一规划和布置下正有条不紊的进行。目前国际承压设备技术发展有以下特点,作为消除技术壁垒重要手段,标准全球化是不可避免的:1、趋同性
4、,承压设备技术正在向统一方向发展尤其是设计方法、材料、焊接和无损检测;2、区域性,美日为代表的ASTM体系和欧洲体系竞争日趋激烈;3、相容性,世界各国进行标准的相互认可和促进贸易的发展;4、贸易性,标准是国际贸易依据,主宰国际标准将获得巨大的市场份额和经济利益;5、经济性。降低安全系数,风险评估、提高效率,节约能源,保证安全。,4,承压设备管理、监察规程,1、法律:特种设备安全监察法(第一层次)2、法规:特种设备安全监察条例(第二层次)3、规章(管理规定、办法):特种设备事故处理规定、进出口特种设备监督管理办法、特种设备质量监督与安全监察规定、特种设备检验检测机构管理规定、特种设备行政许可实施
5、办法、特种设备注册登记与使用管理规则 等。(第三层次)4、技术法规(第四层次)安全监察规程类:蒸汽锅炉安全技术监察规程、热水锅炉安全技术监察规程、压力容器安全技术监察规程、超高压容器安全监察规程、气瓶安全监察规程、液化气体汽车罐车安全监察规程、压力管道安全管理与监察规定、医用氧舱安全管理规定、有机热载体炉安全技术监察规程等.培训考核规则类:特种设备无损检测人员考核与监督管理规则、锅炉压力容器压力管道及特种设备检验人员资格考核规则等。技术检验规则类:压力容器定期检验规则、锅炉定期检验规则、在用工业管道定期检验规程等。,5,承压设备标准体系(压力容器),一、钢制压力容器标准体系(固定式):我国已经
6、形成以GB150-98为核心的一系列产品和另部件标准,并以此组成钢制压力容器标准体系的基本框架。该标准的设计压力范围为(0135 MPa)与国外的压力容器标准如BS5500、JIS8270、ASME-、AD规范、CODAP规范等大致相当。95年发布的JB 4732-95钢制压力容器-分析设计标准填补了我国在设计压力35-100MPa的压力容器产品设计方面的空白,通过应力分析手段的应用,使压力容器的设计更趋科学合理。该标准与ASME-、BS5500第三章附录A、JIS8250、AD规范、CODAP规范属于同类标准规范。对于设计压力低于0.1MPa的压力容器制订了JB/T4735-97钢制焊接常压
7、容器。设计压力高于100MPa的超高压容器标准国内目前正在酝酿之中。GB150和JB/T4735采用第一强度理论,以最大主应力为主要设计参数,采用弹性失效准则。JB4732采用第三强度理论,以最大剪应力为主要设计参数,采用塑性失效准则。二、铝制压力容器标准体系,以JB/T4734-02铝制焊接容器为核心 三、鈦制压力容器标准体系:以JB/T4745-02钛制焊接容器为核心 四、气瓶标准体系:以GB/T5099-94钢质无缝气瓶、GB5100-94钢质焊接气瓶等为核心,1.0-30MPa,常温。五、槽罐车(移动式压力容器)标准。常温、0.1MPa 六、安全附件标准。,6,承压设备标准体系(压力管
8、道),1、工业管道:GB50316-2000工业金属管道设计规范、GB50235-97 工业管道工程施工及验收规范、GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程及验收规范、SH3501-97石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范、GB50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范、GB50185-93工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准、GB50184-93工业金属管道工程质量检验评定标准、HGJ8-87、SHJ502-86钛管道施工及验收规范、化工部化工企业压力管道检验规程、SHS01005-92工业管道维护检修规程等,目前正在制定压力管道规范 工业管道。2、公用管道:GB5002
9、8-93城镇燃气设计规范、CJJ28-89城市供热管网工程施工及验收规范、CJJ33-89城镇燃气输配工程施工及验收规范等。3、长输管道:GB50251-94输气管道工程设计规范、GB50253-94输油管道工程设计规范、SY0401-98输油输气管道线路工程施工及验收规范等。,7,承压设备标准体系(锅炉),一、锅炉产品标准:JB/T10094-99工业锅炉通用技术条件、JB/T6696-93电站锅炉技术条件、JB/T7985-95常压热水锅炉通用技术条件、JB/T6503-92烟道式余热锅炉通用技术条件、GB/T1921-98热水锅炉参数系列、GB/T3166-88工业蒸气锅炉参数系列、JB
10、/T7090-93余热锅炉参数系列 氧气转炉余热锅炉JB/T6508-92氧气转炉余热锅炉技术条件等。二、设计方法标准:JB/T8659-97热水锅炉水动力计算方法、GB9222-98水管锅炉受压元件强度计算、GB/T16508-96锅壳锅炉受压元件强度计算 JB/T6734-93锅炉角焊接接头强度计算方法等。三、材料标准:GB713-97锅炉用钢板、GB3087-89锅炉用碳素钢和低合金钢钢板、JB/T9625-99锅炉及辅机专业卷(第二分册)锅炉管道附件承压铸钢件 技术条件、JB/T9626-99锅炉及辅机专业卷(第二分册)锅炉锻件 技术条件、GB13296-91锅炉、热交换器用不锈钢无缝
11、钢管 GB5310-95高压锅炉用无缝钢管JB2633-93锅炉锻件技术条件、JB/T2637-93锅炉承压球墨铸铁件技术条件、GB3087-99 低中压锅炉用无缝钢管等。四、焊接制造标准:JBJ27-96工业锅炉安装工程施工及验收规范、JB/Z361-89锅壳锅炉受压元件制造工艺、JB1609-93锅炉锅筒制造技术条件、JB/T1610-93锅炉集箱制造 技术条件、JB1611-93锅炉管子制造技术条件、JB/T1613-93锅炉受压元件焊接 技术条件、JB/T1618-92锅壳锅炉受压元件制造技术条件JB6693-93水管工业锅炉主要受压元件制造工艺等。五、无损检测:JB/T4730-20
12、05承压设备无损检测。六、试验方法标准:GB/T10180-98工业锅炉热工试验规范、GB/T10184-98电站锅炉性能试验规程、GB10180-88工业锅炉热工试验规范、GB/T13311-91锅炉受压元件焊接接头机械性能试验方法、JB/T1612-94锅炉水压试验技术条件等。,8,承压设备无损检测重要意义,承压设备使用量大面广,是国民经济的支柱产业。82年国务院发布了,实施强制性的许可证制度和产品质量的第三方监督检验制度,并且将其作为一种政府行为。2003年国务院发布了。多年来,通过对在用承压设备进行治理整顿,逐步制订和完善各类法规标准,开展以断裂力学为基础的缺陷评定与寿命预测工作,爆炸
13、事故和人身伤亡事故得到有效的控制和减少。据初步统计,20012004年共计发生各类承压设备事故650起,其中特大事故2起,重大事故34起,严重事故614起。这些事故共造成死亡542人,受伤1183人,直接经济损失1528874万元.总体来说由于加大了对特种承压设备的安全工作力度,近几年全国承压设备安全状况总体上保持了平稳态势,事故率稳中有降。20012004年,每万台锅炉事故起数分别是098,065,041,061;每万台压力容器事故起数分别是032,023,033,024;每百万台气瓶事故起数分别是049,038,034,037.尽管承压设备行业治理整顿取得很大成绩,但仍存在一些潜在性危险因
14、素:1、法制基础总体薄弱,我国特种设备法规标准体系尚不完善无法可依有法不依执法不严违法难纠的状况仍不同程度的存在。非法制造、非法使用屡禁不止。2、随着国内企业高含硫原油的加工,介质腐蚀性愈加严重。压力容器面临着防止应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢损伤等破坏方式的新课题;3、设备隐患尚未得到完全清理,国内存在着相当数量的业已达到设计寿命的超期服役承压设备。其安全性与延寿也是目前国内企业一个十分重要的课题;4、装置与单体设备的大型化导致低合金高强钢的广泛应用,同时引起裂纹敏感性增强。目前高强钢承压设备占国内承压设备的2%左右,其中10%发现有各种原因造成的裂纹。5、安全投入不足。因此如何提高承压设备管理和无
15、损检测水平是目前承压设备行业一个重要任务。,9,JB4730标准修订工作情况,1、2000年1月成立标准修订组,3月完成了JB4730 标准(征求意见稿)。上报锅炉局以及全国压力容器标委会和全国锅炉标委会,并发至行业近80个单位征求意见。2、标准修订组根据回函意见并广泛地征求了有关方面的意见,在此基础上提出了JB4730标准(征求意见讨论稿),根据锅炉局及锅容标会的要求,修订稿的适用范围包括锅炉、压力容器及压力管道。3、2001年9月按锅容委标会暨制造分会要求,标准修订组在合肥经讨论修改,并提出JB4730征求意见修订稿。4、2002年3月根据锅炉局和锅容标会要求,在JB4730征求意见修订稿
16、加入在用检测内容,完成送审稿(草稿)。5、2002年9月根据锅炉局和锅容标委会的指示精神,将送审稿分为6个部分(包括通用要求、射线、超声、磁粉、渗透、涡流等)。6、送审稿于2002年10月在张家界经制造分会初审通过。7、2003年3月在锅炉局和锅容标委会直接领导下,对标准,10,JB4730标准修订工作情况,修订工作组进行整顿扩充,并在合肥对JB4730标准送审稿进行讨论,取得共识。会后又分别在南昌、北京等地对标准的六个部分分别讨论定稿。8、2003年9月在全国锅容标委员会的组织下,在北京进行标准汇稿。9、2004年5月在全国锅炉压力容器无损检测级人员考核换证班上对送审稿进行征求意见。10、2
17、004年8月在全国锅容标委会的组织下,在沈阳进行标准汇稿和统稿。11、2004年9月在全国锅容标委会的组织下,在北京进行标准的定稿,标准更名为JB4730-承压设备无损检测,并报全国锅容标委会委员审查。12、2005年3月1116日在北京根据全国锅容标委会审查情况,召开JB/T4730承压设备无损检测定稿会,并整理报批。13、05年3月31日在北京将JB4730标准修订情况向特种设备安全监察局锅炉容器处、管道处和综合处作了汇报,获得共识和认可。,11,JB/T4730标准的修订原则,1、加入WTO后,标准应尽量采用国际先进标准技术要求,尽量和国际接轨。但由于中国仍是发展中国家,为保护民族工业,
18、需要增加合理和必要的技术壁垒;2、根据国内锅炉、压力容器及压力管道行业多年的研究成果和应用经验,参考美国ASME第篇和日本JIS标准规范以及行业反馈意见进行修订,同时也参考部分欧洲标准的内容;3、针对锅炉、压力容器及压力管道介质的腐蚀性和易燃、易爆、有毒等特点,本标准有些技术参数要求比通用无损检测标准的规定更为严格;4、JB/T4730标准是强制性和配套的行业标准,因此主要内容应遵照、依据、和满足锅炉、压力容器及压力管道的法规、标准和技术规范的要求和规定。,12,JB4730标准的修订原则,5、JB/T4730标准是承压类特种设备技术发展的产物。由热壁加氢反应器国产化(94)标准发展。超声检测
19、:钢板(厚度),锻件、堆焊层,主焊缝(厚度120mm,角焊缝);厚度200mm,对接、胶片);射线检测:焊接接头(磁粉检测:JB3963,JB4248,堆焊层检测无标准;渗透检测:GB150附录H,堆焊层检测无标准。由承压设备检测标准的统一和在用承压设备检测JB/T4730-2005承压设备无损检测的修订。,13,承压设备无损检测(风险率),无损检测的项目和检测的内容根据允许的风险率确定。风险失效概率失效后果,风险率=风险/人.年。失效概率的评估是根据设备失效机理(设备内部流体介质、材质和工艺参数)进行的。失效机理大致有腐蚀减薄、高温氢腐蚀、疲劳、应力腐蚀开裂和脆化等 失效概率的评估通常有定性
20、、半定量和定量三种方法。失效后果评估应考虑生产安全和环境三个要素,通常采用对生产的损失经济损失人员伤害和环境破坏等原则来计算设备的失效后果。(其它风险率)如工业生产死亡风险率一般以死亡人数/(人.年)表示。10-3数量级的死亡风险率相当人类由于生病引起死亡的疾病死亡率,是社会和人民不能忍受的,因此必须立即采取措施予以改进;10-4数量级的死亡率风险率相当于中等程度危险,遇到这种情况应该采取必要的措施;10-5数量级的死亡率风险率相当于体育运动的事故风险率,人们对此是关心的,也愿意采取措施予以预防;10-6数量级的死亡率风险率相当于地震和天灾的风险率,即使投入再多的钱,效果也不显著,感到有些无能
21、为力。10-7 以上数量级的死亡率风险率相当于陨石坠落伤人的风险率,应该说这种情况一方面防不胜防,另一方面投资没有回报,通常没有人愿意为这类事故投资。实际风险率应用评价时,一方面要考虑1020倍的保险系数,另一方面也要考虑时代进步、科技发展、生活水准提高、人民和政治家对死亡的承受力等等方面的因素。,14,承压设备无损检测特点,1、无损检测应与破坏性检测相接合:无损检测的最大特点是在不损伤材料和工件结构的前提下检测,具有一般检测所无可比拟的优越性。但是无损检测不能代替破坏性检测,也就是说对承压设备进行评价时,应将无损检测结果与破坏性检测结果(如爆破试验等)进行对比,才能作出准确的判断。2、正确选
22、用无损检测时间:在进行承压设备无损检测时,应根据检测目的,结合设备的特点,选择合适检测时间。3、正确选用最适当无损检测方法:由于各种检测方法都具有一定的特点,为提高检测结果可靠性,应根据设备材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式,预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向,选择合适的无损检测方法。4、综合应用各种无损检测方法:任何一种无损检测方法都不是万能的,每种方法都有自己的优点和缺点。应尽可能多用几种检测方法,互相取长补短,以保障承压设备安全运行。此外在无损检测的应用中,还应充分认识到,检测的目的不是片面追求过高要求的“高质量”,而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下,着重考虑其经
23、济性。只有这样,无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。,15,JB4730标准主题内容与适用范围,1、修订稿规定了射线、超声、磁粉、渗透和涡流检测等五种主要常规检测方法及质量等级评定(同时规定在某些场合可以使用声发射、射线实时成象检测等新的无损检测技术)。2、锅炉、压力容器及压力管道都是承压设备,检测内容有许多共同点,参照ASME规定,本修订稿检测范围包括金属材料制锅炉、压力容器及压力管道。3、在用锅炉、压力容器及压力管道的数量和使用范围已达相当规模,一旦破坏将产生极其严重的后果,本修订稿增加了在用承压设备无损检测的内容。4、原锅炉、压力容器及压力管道行业对支承件和结构件无损检测没有规定统
24、一的处理办法,本修订稿增加了承压设备支承件和结构件无损检测的内容,16,JB/T4730标准修订质量控制原则,质量控制原则是利用无损检测对承压设备制造安装质量进行控制的一种安全评定原则。如图1所示,缺陷当量超过P曲线时为危险区域,即判废线;缺陷当量低于A曲线时为安全区域,即安全线;缺陷当量位于P、A曲线之间时,应根据单位长度、单位面积或单位体积缺陷的数量和密集程度确定其等级,其主要控制门槛值(P、A曲线)是以实验室试验数据和工程经验所确定。在承压设备行业所反映出来的主要是产品制造质量控制和验收标准,因为其可靠性取决于控制门槛值有充分的安全裕度,所以在真实缺陷与评定等级之间允许有一定的偏差。其主
25、要检测参数一般包括缺陷波幅、缺陷位置、指示长度和缺陷密集程度等。,图1 质量控制基本模式,17,JB/T4730标准修订-合于使用原则,合于使用原则是确保没有危害性缺陷从而保证承压设备安全运行的一种安全评定原则,主要用于下列两种情况:、对按质量控制标准在产品制造过程中发现的超标缺陷作放宽处理;、对在用设备检查时发现的超标缺陷作安全评定。合于使用原则主要以断裂力学为基础,对产品的焊接,材料、缺陷和介质腐蚀影响进行综合评价,以衡量产品可否使用及使用寿命。由于在断裂力学分析中,通常都保守地假设所有的缺陷都是平面型缺陷,严格说来缺陷的确切性质已并不十分重要。其主要检测参数为缺陷自身高度、缺陷性质、缺陷
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