耐腐蚀高压容器衬里层快速检测技术研究

发布时间：2020-04-15 06:53

【摘要】： 随着耐腐蚀衬里容器的广泛使用,焊缝埋藏缺陷和衬里背侧裂纹已成为造成衬里失效的重要威胁因素。本文针对不锈钢衬里背侧裂纹进行了超声波探伤的试验研究,并对Lamb波在厚度为8mm的316Mod尿素级不锈钢衬里背侧裂纹检测的可行性进行了试验研究,为实现耐腐蚀高压容器衬里层的快速检测奠定了一定基础。分析了引发耐腐蚀高压容器衬里层失效的主要因素。基于ANSYS有限元法分析了尿素合成塔衬里间隙对衬里板应力分布的影响。结果表明：衬里间隙的存在,增加了衬里层发生强度失效和衬里破裂的机率。模拟分析了背侧含有穿透性裂纹和圆坑的尿素合成塔衬里背侧应力的分布情况,求出了316L尿素级不锈钢板应力腐蚀的门槛值为213MPa·m1/2。采用线切割的加工方式,自行设计制作了一组具备一定尺寸和形状的人工模拟背侧缺陷试块。通过试验研究,对比不同超声参数对超声探伤效果的影响,得到了8mm厚316Mod尿素级不锈钢板的超声探伤参数：纵波探头,2.5P13×13K1,耦合剂为机油。对人工缺陷试块进行了超声波探伤。探伤的结果表明：超声探伤对深度为0.5mm以上的缺陷比较敏感,缺陷回波的高度与缺陷深度成正比。在此基础上,实现了对含有自然缺陷的衬里试块的超声检测,对其内部缺陷进行了准确的定位和定量。采用Matlab软件得出了316Mod尿素级不锈钢板的群速度与相速度的频散曲线,首次将Lamb波检测技术应用在8mm厚不锈钢衬里层背侧裂纹的检测。试验结果表明：lamb波用于8mm厚的316Mod尿素级不锈钢板背侧裂纹的探伤方法是可行的,也是可靠的,并且可以实现大面积的的检测,探伤效率高,值得推广
【图文】：

示意图,衬里结构,活套,示意图

(l)活套衬里法活套衬里法是将内衬层直接套入预先制好的碳钢或低合金钢外壳中(如图2一1所示，其中l为衬里、2为外壳、3为衬里法兰、4为外壳法兰)。内衬层的焊接接头大部分在套合前焊接，易于检测，质量可保证，耐腐蚀性能好。但由于外壳和衬层之间存在间隙，在内压作用下，衬层的应力水平较高，一般用于内径不超过400mm，温度和压力较低的非真空容器上。为消除外壳和衬层见得间隙，可在间隙内灌入熔融的铅。灌满后冷却，使二者结合为一体撑胎撑紧衬层，再焊接的一种方法。，，，………………‘‘ lll }}}}}图2一1活套衬里结构示意图图2一2撑胎结构示意图Fig.2一 1StructerofthelooPerliningFig.2一 2StrUeterofthetirestays(2)机械撑紧衬里法机械撑紧衬里法是将最后一道纵向焊接接头为焊接的衬层放入制好的钢外壳内

衬里层,蚀坑,衬里

甚至发展为破裂。腐蚀的直接成因是局部氧的缺乏，造成金属表面钝化膜的破坏，但形成因素与焊接材料及焊接质量有关。在安装或检修衬里板时造成内衬板划痕致使该处局部缺氧，不易形成钝化膜，造成局部腐蚀。例如图2一3为某制药厂的衬里试块，从图中可以清楚看到衬里层内表面布满了腐蚀坑，大的腐蚀坑直径有smm之大，这些腐蚀坑都是由腐蚀性介质对衬里的局部腐蚀所造成的。图2一3衬里层板的腐蚀蚀坑Fig.2一 3CorrosionPitsofsrainless一 steellining另外对衬里威胁较大的还有局部腐蚀对衬里焊缝的腐蚀，这些焊缝部位在检测时又因为难检或漏检，成为衬里失效的主要因素之一。其主要原因有以下几个方面:(l)焊缝本身存在缺陷，泄漏点所在的盖板和衬里角焊时，焊接带内部存在有针孔。(2)塔内压应力的突然增大，，使气孔处存在更大的交变应力集中，导致气孔扩大，形成泄漏点。(3)尿素合成塔内自身介质
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH49;TG115.285

【引证文献】