作为特种设备的元件——阀门,现在发达国家对阀门制造的质量,特别是在安全质量方面已经非常重视。因为种种的原因,我们国家在阀门的安全方面推行有关安全的监视和检查措施比起在锅炉和压力容器的安全方面来的晚,所以对阀门缺陷的检测就来得更为重要,其中无损检测也是最有效的检测方法之一,下面就阀门的无损检测进行初步的研究和探讨。
关键词:阀门;无损;缺陷;检测
1 阀门
首先简单了解下阀门,阀门是用来控制管道内介质的元件,具有可动机构的机械产品的总体。属于管道配套件产品。有管道之处就有阀门,阀门起着截止、调节等作用。阀门的使用介质有气体、蒸汽、油品、化工、易燃易爆等。在一些管线上,若阀门一旦操作失灵,将造成整个装置停产、污染环境,严重的危及人身和设备安全。,生活中经常见到的阀门种类有四种:止回阀、球阀、紧急切断阀和拉断阀。阀门最基础的功用是切断或接通存在于管道中的介质的流通并让管道中的介质流动方向发生改变,并且改变介质在管道中的的流量与压力,这样做是不仅为了保护管道还为了让设备正常的运行。
2 阀门的瑕疵和形成原因
阀门产品制造涉及毛坯的铸锻成型、机械加工、堆焊或焊接、热处理、无损检测、装配和试验检验,由于铸钢件材料的成分组成、铸件的设计造型、炼钢的工艺、选型、型砂、精整、焊补和热处理等等诸多道工序的因素,铸件经过冷却收缩后,铸件会受到阻力,然后将会发生应力;一般来说,钢的液体也就是“钢液”在某一特定的温度下存在极限强度和塑性极限,如果铸件所承受的应力越过了在那个温度下的极限,裂纹就产生了;这时候的铸件将会发生一系列的凝固和收缩反应,但与此同时它又无法得到充足的钢铁的融化液体,也就是“钢液”的及时补充,而会发生“缩孔”与“缩松”;如果没有办法控制好铸件的原始材料和铸炼钢铁的过程,或者是在浇注铸件的过程中,钢包中气体与钢液、砂石类型的互相的作用而反应残留下的金属杂质物体不幸地遗落在铸钢件的内部;或者因为型砂中的水的成分过于高,但是对于涂冷铁是的涂料没有处理好,砂子类型的不良透气性,导致浇注铸件的控制系统和型体空腔在浇注的过程中吸入或者混入了气体却不能好好地及时排放,于是在铸钢铁铸件的过程中就会出现气孔等,这些统统是由目前的承压阀门阀体铸钢件的缺陷而引起的,而且目前我国没有在对阀门进行射线穿透照射时规范的一套工艺用于检测,检测人员无法对阀门进行合格地检验,所以使用阀门的人员就存在的安全隐患还不小。
3 现代常用检测方法——无损检测法
阀门的检测方法有很多,有机械性能检测、有化学成分的分析、无损检测等。无损检测,简言之就是在不损害被检测物品的情况下对被检测物品进行检测的一种方法。是科学技术发展到今天已经作为一门基础应用技术学科而存在着的一种方法,通常来说如果一个材料如果它内部组织和结构发生变化时候,就会引起物理方面变化,这样的话我们就可以利用这个原理来对物体进行无损检测,这也是无损检测的基本原理。现在我们常常用射线、超声波、磁粉还有所谓的渗透来对物体进行检测,也就是RT、UT、MT和PT检测。在阀体被铸造的过程中,总会产生各种体积状态的气孔还有缩缝等等一系列的缺陷,而且阀体的表面往往都不是那么的平滑。而射线检测的灵敏度恰好非常的高并且又可以很直接的看到这些缺陷,与此同时这种技术受到让人为的因素的影响是微乎其微的所以这种技术非常的适合精确的检测阀体是否符合生产需求。
3.1 ComputerTomogrdphy技术
作为五大常规无损检测方法之一的射线检测(Radiology),在工业上有着非常广泛的应用。X射线与自然光并没有本质的区别,都是电磁波,只是X射线的光量子的能量远大于可见光。它能够穿透可见光不能穿透的物体,而且在穿透物体的同时将和物质发生复杂的物理和化学作用,可以使原子发生电离,使某些物质发出荧光,还可以使某些物质产生光化学反应。如果工件局部区域存在缺陷,它将改变物体对射线的衰减,引起透射射线强度的变化,这样,采用一窗体顶端
ComputerTomogrdphy技术也就是CT技术,是现在全国比较常用的一种检测方法也是被业界公认的比较好的一种检测手段。它可以定量的检测出被检测物体的力学和物理上的性质并且可以确定缺陷的形状和精确的尺寸,这种检测方法甚至还对缺陷的取向以及它的分布有直观的表现。近年来这种手段广泛地应用在在国外的汽车行业中,虽然这种技术已经十分的好用但是每种技术都存在着局限性,CT技术也不例外。首先这种技术只适用于某一种或者某几种的零件的检测,因此当检测的对象发生一些变化的时候他们的细节分辨能力就会被削弱,实际应用中显示这种技术对一些比较大的物体的分辨力相对来说不是那么的高,所以目前这种技术因为耗费过高而没有被广泛地使用。
3.2 Ultrasonic Testing技术
Ultrasonic Testing技术也就是常说的超声检测法,Ultrasonic Testing缩写UT,超声波探伤,是五种常规无损检测方法的一种。我们都知道声波在两个或者多个不同的材质的分界面上会发生折射和反射的现象,这是在初中物理中就已经学过的知识。所以我们可以利用这个原理来进行超声波检测,当阀体的内部出现一些缺陷的时候就会产生两个不同的材质分界面,这样我们就会得到不同的反射波或者是折射波,如此一来我们就可以你知道阀门的内部存在着缺陷但是我们并不能精确的知道缺陷的大小以及它们的分布情况,所以这种方法虽然操作简单比较便宜但是却不能精确。
3.3 Compton散射成像檢测技术
Compton散射成像技术,也就是康普顿散射成像检测技术,这一技术虽然在我国并没有得到广泛的使用,仅仅有一少部分的单位研究并使用着康普顿散射成像检测技术但是它的优点还是十分明显的。首先在这个技术中探测器和放射源的位置是十分自由的,也就是说可以自由的选择它们的位置并且不受限制,这样的一个特性使得他们在工业上可以广泛的应用于延展性物体的无损检测;而且这种手段的灵敏度非常的高并且他所需要的放射量也比较小可以说是远远小于传统的,这种特性使得这种技术在医学的领域大放异彩。
3.4 penetrant testing技术
penetrant testing,缩写符号为PT,又称渗透检测,这种技术是基于一种叫做“毛细作用”的原理来发生作用的,就是在被检测物体的表面使用一种液态的染料然后在预设的时间后把这些染料洗去,但是染料因为毛细作用然后专业的检测人员可以对被检查物体留下的痕迹进行解析,随后得到被检物体的缺陷状态。这种方法被大部分的应用于那些不会吸收染料的物品比如说钢铁、陶瓷或者有色金属等等。这种检测方法特别适合野外的现场检测。
4 总结
鉴于阀门铸件锻造过程中的特点,铸体中可能存在许许多多呈现各种形状的夹渣、气孔、缩孔等缺陷,而且阀门的表面也不光滑。如果选择合适的检测手段,准确地检测出出阀门体的内部缺陷就是可能的了,这样一来就可以有效地判断阀门是不是与使用要求相符合。
参考文献:
[1] 王新颖.《承压阀门内漏声学检测方法研究》[D].大庆石油学院.
[2] (美)J·L莱昂斯.《阀门技术手册》[M].北京:机械工业出版社,1990.
[3] 李家伟,陈积懋.《无损检测手册》[M].北京:机械工业出版社,2002.
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