Kiểm tra không phá hủy (NDT) trong chế tạo tàu áp suất là gì

Kiểm tra không phá hủy (NDT) trong chế tạo bình áp lực là gì

Trả lời câu hỏi cốt lõi: Kiểm tra không phá hủy trong chế tạo bình áp lực là gì? Kiểm tra không phá hủy, hay NDT, là tập hợp các phương pháp kiểm tra để xác minh tính toàn vẹn của tấm, vật rèn và mối hàn mà không cần cắt rời bình hoặc làm suy giảm khả năng hoạt động của nó. Trong chế tạo bình áp lực, sáu phương pháp bao gồm kiểm tra phóng xạ, kiểm tra siêu âm, kiểm tra hạt từ tính, kiểm tra thẩm thấu chất lỏng, kiểm tra bằng mắt và các biến thể nâng cao như mảng pha và nhiễu xạ thời gian bay. NDT chứng minh rằng ranh giới áp suất không có các khuyết tật không chấp nhận được trước khi bình được kiểm tra thủy tĩnh và đưa vào sử dụng.

1. Các phương pháp NDT được sử dụng trong chế tạo

Sáu phương pháp bao phủ toàn bộ phạm vi từ bề mặt đến thể tích. Mỗi phương pháp phát hiện một loại lỗi khác nhau:

• Kiểm tra phóng xạ và siêu âm: Kiểm tra phóng xạ sử dụng tia X hoặc tia gamma để chụp ảnh thể tích mối hàn và phát hiện lỗ rỗ, xỉ, thiếu chảy và vết nứt, áp dụng cho 2 đến 100% đường hàn tùy thuộc vào thông số kỹ thuật thiết kế. Kiểm tra siêu âm sử dụng sóng âm để đo độ dày thành và xác định vị trí các lỗi bên trong, với độ chính xác từ 0,5 đến 1 mm, và đây là phương pháp thể tích ưu tiên cho các bình dày bằng crôm-mô-líp và bọc phủ. Cả hai đều là phương pháp thể tích: chúng nhìn thấy những gì bên trong kim loại, không chỉ trên bề mặt của nó, đó là lý do tại sao chúng được chỉ định cho ranh giới áp suất.
• Kiểm tra hạt từ tính và thẩm thấu chất lỏng: Kiểm tra hạt từ tính tạo ra một trường trong thép sắt từ và phát hiện các vết nứt bề mặt và gần bề mặt bằng mẫu hạt tại điểm rò rỉ; kiểm tra thẩm thấu chất lỏng đưa thuốc nhuộm vào một khuyết tật bề mặt hở trên bất kỳ vật liệu nào. Cả hai đều tìm thấy các vết nứt bề mặt mà các phương pháp thể tích có thể bỏ sót ở phần gốc và đỉnh quan trọng của mối hàn, và chúng được áp dụng cho các mối hàn, sửa chữa và vùng ảnh hưởng nhiệt sau khi kiểm tra thủy tĩnh, vì lỗi phá vỡ bề mặt là điểm khởi đầu có khả năng xảy ra lỗi dịch vụ nhất.
• Kiểm tra bằng mắt và các phương pháp nâng cao: Kiểm tra bằng mắt là cơ sở, được áp dụng trong suốt quá trình chế tạo để lắp ghép, cấu hình mối hàn, căn chỉnh và vệ sinh, và nó phát hiện hầu hết các lỗi lớn trước khi kiểm tra thể tích tốn kém. Kiểm tra siêu âm mảng pha và nhiễu xạ thời gian bay là các biến thể nâng cao chụp ảnh mối hàn trong quét hình quạt với độ phân giải cao hơn và hồ sơ vĩnh viễn hơn so với chụp ảnh phim, ngày càng được yêu cầu đối với các bình quan trọng và bình sử dụng hydro vì chúng định lượng kích thước và vị trí lỗi một cách chính xác để đánh giá khả năng sử dụng.
• Tiêu chuẩn chấp nhận và nhân sự:Mọi phương pháp đều được đánh giá dựa trên tiêu chuẩn chấp nhận được ghi trong thông số kỹ thuật chế tạo, thường là ASME VIII với ASME V cho phương pháp hoặc các quy tắc EN tương đương, và kết quả sẽ vô nghĩa nếu không có nhân sự có trình độ. Nhân viên NDT được chứng nhận theo ISO 9712 Cấp độ 2 để thực hiện và Cấp độ 3 để lập quy trình và diễn giải, và quy trình, hiệu chuẩn và hồ sơ được xem xét như một phần của tệp bình. Một bài kiểm tra do nhân viên không được chứng nhận thực hiện hoặc dựa trên tiêu chuẩn sai sẽ không có trọng lượng tuân thủ.

2. NDT được áp dụng ở đâu và khi nào

NDT không phải là một lần kiểm tra cuối cùng; nó được phân giai đoạn trong quá trình chế tạo. Bốn điểm quan trọng:

• Kim loại nền và vật rèn khi nhận: Tấm, vật rèn và ống được kiểm tra khi đến để phát hiện các lớp, bao thể và các đặc tính đã được ghi lại, vì lỗi trong nguyên liệu thô không thể sửa chữa sau này và làm mất khả năng truy xuất nguồn gốc. Kiểm tra siêu âm tấm để phát hiện các lớp và xác minh chứng chỉ kiểm tra vật liệu so với số nhiệt là các bước đầu tiên, và vật liệu không đạt yêu cầu sẽ bị từ chối trước khi bắt đầu cắt, điều này rẻ hơn nhiều so với việc phát hiện ra nó trong một đường hàn đã hoàn thành.
• Trong quá trình hàn và sau mỗi lớp hàn: Các mối hàn quan trọng, đặc biệt là trong dịch vụ hydro và các bộ phận dày, được kiểm tra dần dần: hạt từ tính hoặc thẩm thấu chất lỏng sau mỗi lớp hàn để phát hiện sớm các vết nứt bề mặt, kiểm tra thể tích sau khi hoàn thành, và kiểm tra cuối cùng sau khi xử lý nhiệt sau hàn vì xử lý nhiệt có thể làm lộ ra một vết nứt tiềm ẩn. Phân giai đoạn kiểm tra có nghĩa là một mối hàn xấu được tìm thấy và sửa chữa khi nó còn nhỏ, không phải sau khi bình được lắp ráp hoàn chỉnh và kiểm tra thủy tĩnh.
• Khi hoàn thành và sau khi kiểm tra thủy tĩnh: Bình đã hoàn thành nhận được đầy đủ các kiểm tra thể tích và bề mặt theo quy định, sau đó kiểm tra bề mặt lặp lại sau khi kiểm tra thủy tĩnh ở áp suất gấp 1,3 lần áp suất thiết kế, vì tải trọng kiểm tra có thể làm lộ ra một lỗi nhỏ. Bất kỳ dấu hiệu nào vượt quá tiêu chuẩn chấp nhận đều được sửa chữa trong giới hạn sửa chữa đã được ghi lại, kiểm tra lại và ghi lại. Chỉ sau chuỗi này, bình mới nhận được dấu chứng nhận và báo cáo dữ liệu U-1A của nó.
• Trong quá trình sử dụng và vận hành: NDT tiếp tục trong suốt vòng đời của bình: kiểm tra trực quan bên ngoài mỗi lần bảo trì, kiểm tra bên trong theo khoảng thời gian dựa trên rủi ro từ 5 đến 10 năm và giám sát độ dày trong quá trình vận hành bằng kiểm tra siêu âm để phát hiện ăn mòn dưới lớp cách nhiệt. Hồ sơ chế tạo trở thành cơ sở để so sánh các lần kiểm tra sau này, vì vậy chất lượng của NDT ban đầu quyết định mức độ tin cậy mà bình có thể được đánh giá lại và giữ trong sử dụng khi nó già đi.

Ma trận so sánh phương pháp NDT

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Q: Sự khác biệt giữa kiểm tra phá hủy và không phá hủy là gì?

A: Kiểm tra phá hủy cắt, uốn, làm gãy hoặc tấn công hóa học một mẫu để đo đặc tính của nó, điều này chứng minh vật liệu nhưng làm hỏng mẫu, vì vậy nó được áp dụng cho các mẫu thử và mảnh thử, không phải cho chính bình. Kiểm tra không phá hủy kiểm tra bình thực tế mà không làm suy giảm khả năng hoạt động của nó, sử dụng bức xạ, âm thanh, từ trường, thuốc nhuộm hoặc thị giác để tìm các khuyết tật. Trong chế tạo bình áp lực, kiểm tra phá hủy chứng nhận vật liệu và quy trình hàn trên các mẫu thử, trong khi NDT xác minh các mối hàn và tấm thực tế tại chỗ, và chỉ NDT mới cho phép bình đã hoàn thành được chấp nhận mà không bị hư hại.

Q: Tại sao kiểm tra phóng xạ hoặc siêu âm được áp dụng cho mối hàn?

A: Mối hàn là nơi có khả năng xảy ra khuyết tật cao nhất, vì đó là nơi hai mảnh được hợp nhất dưới nhiệt và cấu trúc vi mô bị xáo trộn nhiều nhất. Các phương pháp thể tích, chụp ảnh phóng xạ và siêu âm, nhìn vào bên trong mối hàn và phát hiện lỗ rỗ, xỉ, thiếu chảy và vết nứt mà các phương pháp bề mặt bỏ sót ở phần gốc. Mức độ, từ 2 đến 100% đường hàn, tuân theo thông số kỹ thuật thiết kế và mức độ nguy hiểm: một bể nước áp suất thấp có thể chỉ cần chụp ảnh phóng xạ điểm, trong khi một lò phản ứng dịch vụ hydro áp suất cao cần kiểm tra thể tích toàn bộ mọi đường hàn.

Q: Vai trò của mảng pha và nhiễu xạ thời gian bay là gì?

A: Kiểm tra siêu âm mảng pha và nhiễu xạ thời gian bay là các biến thể siêu âm nâng cao quét mối hàn bằng điện tử và tạo ra hình ảnh hình quạt với kích thước và vị trí lỗi chính xác, cho độ phân giải tốt hơn và hồ sơ kỹ thuật số vĩnh viễn hơn so với chụp ảnh phim. Chúng ngày càng được yêu cầu đối với các bình quan trọng và bình sử dụng hydro vì chúng định lượng lỗi để đánh giá khả năng sử dụng thay vì chỉ đánh dấu chúng, và chúng tránh được các nguy cơ bức xạ và giới hạn tiếp cận của chụp ảnh phóng xạ tại xưởng và tại hiện trường.

Q: Ai có trình độ thực hiện NDT trên bình áp lực?

A: NDT phải được thực hiện và diễn giải bởi nhân viên được chứng nhận theo ISO 9712, thường là Cấp độ 2 để thực hiện kiểm tra và Cấp độ 3 để viết quy trình và diễn giải kết quả, làm việc theo quy trình và tiêu chuẩn chấp nhận được ghi trong thông số kỹ thuật chế tạo, thường là ASME V với ASME VIII hoặc tương đương EN. Quy trình, hiệu chuẩn và hồ sơ được xem xét như một phần của tệp bình. Một bài kiểm tra do nhân viên không được chứng nhận thực hiện hoặc dựa trên tiêu chuẩn sai sẽ không có trọng lượng tuân thủ và sẽ không làm hài lòng thanh tra hoặc cơ quan có thẩm quyền.