聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用探討

徐厚良

（四川省廣元市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，四川 廣元 628017）

聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用探討

徐厚良

（四川省廣元市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，四川 廣元 628017）

由于壓力容器的特殊工作環(huán)境，要求壓力容器在應(yīng)用中具備更高的安全標(biāo)準(zhǔn)，如果壓力容器的安全標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)，就可能引起重大安全事故。故此，壓力容器的安全的檢測(cè)就變得十分重要。聲發(fā)射技術(shù)屬于一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有精度可靠，適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)，應(yīng)用到壓力容器的檢測(cè)，可提升壓力容器的安全等級(jí)。本文主要介紹聲發(fā)射技術(shù)的原理，優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，以及聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)用。

壓力容器；聲發(fā)射技術(shù)；原理；優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)；應(yīng)用

壓力容器承受各種靜、動(dòng)載荷或交變載荷，有些還有附加的機(jī)械或者溫度載荷，其運(yùn)行溫度和壓力變化范圍相當(dāng)大。內(nèi)部介質(zhì)一般為氣體、液化氣體、或最高工作溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體，有的是易爆、易燃、有毒、腐蝕等有害的物質(zhì)。這些因素使得壓力容器從設(shè)計(jì)、制造到使用、維修都不同于一般機(jī)械設(shè)備，所以，必須加強(qiáng)對(duì)壓力容器的安全檢測(cè)。目前，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)在國(guó)際范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，可以在壓力容器運(yùn)行的情況下完成在線(xiàn)檢測(cè)，根據(jù)不同壓力容器的結(jié)構(gòu)和特性，對(duì)檢測(cè)結(jié)論進(jìn)行分析，確定缺陷的位置，進(jìn)一步推動(dòng)壓力容器無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展，為優(yōu)化壓力容器檢驗(yàn)周期、提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估效率奠定了基礎(chǔ)，具有重要的意義。

1 聲發(fā)射技術(shù)的原理以及優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

1.1 聲發(fā)射技術(shù)的原理

聲發(fā)射又稱(chēng)應(yīng)力波發(fā)射，在實(shí)際的應(yīng)用中，主要對(duì)設(shè)備的損傷情況進(jìn)行判斷，當(dāng)設(shè)備受到損傷后，具體的缺陷就會(huì)產(chǎn)生，應(yīng)力波發(fā)生后，能夠根據(jù)材料的基本特性，缺陷部分會(huì)自動(dòng)的對(duì)應(yīng)力波進(jìn)行發(fā)出，再由傳感器對(duì)彈性波進(jìn)行收集。其中傳感器主要是由電壓晶體制作而成，采用耦合的方式與設(shè)備相連接，從而完成對(duì)彈性波信號(hào)的采集。收集完成后，需要對(duì)彈性波進(jìn)行濾波，完成對(duì)機(jī)械噪聲的清除，保障采集信號(hào)的有效性和準(zhǔn)確性。信號(hào)處理過(guò)程中，通常可以采用的脈沖的技術(shù)法的方式，完成對(duì)彈性波的處理。其中經(jīng)過(guò)處理后能夠得到聲發(fā)射計(jì)數(shù)和聲發(fā)射總數(shù)，將其轉(zhuǎn)變成為電壓信號(hào)，采用檢測(cè)聲發(fā)射信號(hào)的方法，可以判斷設(shè)備或材料的某種狀態(tài)，這種技術(shù)稱(chēng)為聲發(fā)射技術(shù)。聲發(fā)射技術(shù)可以根據(jù)彈性波的基本數(shù)據(jù)完成對(duì)相關(guān)設(shè)備內(nèi)部缺陷圖像的顯示，根據(jù)圖像的基本情況，可以得到具體的缺陷位置，為設(shè)備的安全維護(hù)提供基礎(chǔ)。圖1所示為發(fā)聲射技術(shù)的原理圖。

圖1

1.2 聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

1.2.1 聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）該技術(shù)屬于動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，主要是對(duì)測(cè)試設(shè)備所發(fā)出的能量信號(hào)進(jìn)行采集，與傳統(tǒng)的自主發(fā)射檢測(cè)方式的能量來(lái)源存在差異。

（2）該技術(shù)的敏感性高，可以對(duì)外加應(yīng)力的缺陷活動(dòng)進(jìn)行探測(cè)，設(shè)備所有缺陷，通過(guò)一次測(cè)量均能夠得到檢測(cè)結(jié)果，效果明顯。

（3）可以完成對(duì)缺陷的隨著t、T等變量的變化情況的連續(xù)數(shù)據(jù)信息，可以為設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)控和損壞情況提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息。

（4）適應(yīng)范圍廣，檢測(cè)結(jié)果受到外界因素的干擾較小，可以有效的應(yīng)用到惡劣環(huán)境中的設(shè)備安全檢測(cè)中，并減少檢測(cè)中惡劣環(huán)境對(duì)檢測(cè)人員身體的損害，另外該技術(shù)對(duì)被檢測(cè)設(shè)備的要求較低。

（5）壓力容器的安全檢測(cè)，無(wú)需為檢測(cè)進(jìn)行停機(jī)，能夠在設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)下完成對(duì)設(shè)備的檢測(cè)工作，且檢測(cè)效果的真實(shí)性高。

（6）發(fā)聲檢測(cè)技術(shù)在展開(kāi)壓力容器耐壓試驗(yàn)時(shí)，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的未知隱患具有一定的預(yù)防作用，保障操作的安全性。

（7）對(duì)檢測(cè)設(shè)備的幾何形狀無(wú)要求，適用于檢測(cè)形狀復(fù)雜的構(gòu)件。

1.2.2 聲發(fā)射技術(shù)的特點(diǎn)

（1）機(jī)電噪聲會(huì)對(duì)檢測(cè)的結(jié)果造成不利影響，且對(duì)具備聲發(fā)射特性的材料敏感性強(qiáng)。數(shù)據(jù)處理和解釋過(guò)程中，需要由具備較高數(shù)據(jù)庫(kù)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)的人員完成。

（2）檢測(cè)中，需要配合加載程序，通常狀況下，可以對(duì)現(xiàn)有的條件進(jìn)行應(yīng)用，如特殊需要，需要合理的設(shè)備進(jìn)行選擇和應(yīng)用。

（3）現(xiàn)階段，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)也存在一定的局限，可以完成對(duì)具體的缺陷部位和強(qiáng)度，不能獨(dú)立完成對(duì)缺陷的基本性質(zhì)和規(guī)格等內(nèi)容的確定，需要借由相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行配合。

2 聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中具體的應(yīng)用

以某工業(yè)企業(yè)的壓力容器為檢測(cè)對(duì)象，該企業(yè)的壓力容器主要為液化油氣罐，具體的設(shè)計(jì)壓力為1.72MPa，設(shè)計(jì)溫度為51℃。在具體的壓力容器應(yīng)用過(guò)程中，壓力容器內(nèi)部的最高承載壓力為1.62MPa，通過(guò)聲發(fā)射技術(shù)定期的完成對(duì)壓力容器的檢測(cè)檢驗(yàn)工作，為該企業(yè)的壓力容器維護(hù)和管理提供基礎(chǔ)，保障壓力容器的功能性和服務(wù)性。

2.1 檢驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

（1）制定檢驗(yàn)方案；檢驗(yàn)方案需要根據(jù)壓力容器的基本情況，選擇適宜的對(duì)聲波發(fā)生器類(lèi)型，促使其可以符合工程的基本需求。

（2）根據(jù)檢測(cè)任務(wù)和經(jīng)討論確定的檢測(cè)方案，準(zhǔn)備好要攜帶的儀器、設(shè)備、配件、消耗材料、工具、防護(hù)設(shè)施（如防雨棚）等。

（3）儀器的標(biāo)定。

2.2 檢驗(yàn)工作程序

（1）根據(jù)檢測(cè)方案，按照布點(diǎn)圖在被檢容器相應(yīng)位置處打磨出見(jiàn)金屬光澤的φ20mm的圓形區(qū)域，作為安裝傳感器的位置，并在附近標(biāo)注該通道的序號(hào)，序號(hào)的方位和大小應(yīng)盡量使地面人員清楚可見(jiàn)為宜，具體的傳感器選擇過(guò)程中，需要保障傳感器布置的代表性，保障檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性和通用性。對(duì)于壓力容器出現(xiàn)的焊縫的區(qū)域，選擇三角形式布置，使得傳感器可以有效對(duì)壓力容器的狀況進(jìn)行展示。

（2）若傳感器的實(shí)際安裝位置與計(jì)算機(jī)中預(yù)先設(shè)置的文件不同，則應(yīng)在設(shè)置文件中做相應(yīng)修改，傳感布置的過(guò)程中，需要保障傳感器布置數(shù)量的足夠，使得傳感器的能夠切實(shí)對(duì)壓力容器內(nèi)部情況進(jìn)行展示，保障檢驗(yàn)結(jié)果具有代表性。

（3）按“聲發(fā)射儀操作規(guī)程”將聲發(fā)射儀、計(jì)算機(jī)、前置放大器和傳感器正確連接。

（4）檢測(cè)前標(biāo)定。

（5）檢測(cè)開(kāi)始。

（6）檢測(cè)過(guò)程中的標(biāo)定；測(cè)試過(guò)程中，需要根據(jù)的壓力容器的基本情況，合理的對(duì)聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，減少誤差。

（7）檢測(cè)結(jié)束后的標(biāo)定。

（8）原始記錄的填寫(xiě)。

（9）出具檢驗(yàn)報(bào)告。

（10）數(shù)據(jù)分析和缺陷定位，由獲得的檢驗(yàn)報(bào)告，可以完成對(duì)壓力容器缺陷信息的獲取，并通過(guò)分析缺陷信息，可以獲得壓力容器的具體缺陷位置，從而使得相關(guān)維護(hù)人員采取有效的維護(hù)措施，進(jìn)而保障壓力容器的安全與功能。

該企業(yè)選擇聲發(fā)射技術(shù)完成對(duì)壓力容器的定期檢驗(yàn)，對(duì)于壓力容器的有效應(yīng)用具有十分積極的推動(dòng)作用，結(jié)合企業(yè)制定的維護(hù)規(guī)范，使得壓力容器始終處于的良好的運(yùn)行狀態(tài)。

3 結(jié)語(yǔ)

聲發(fā)射技術(shù)作為一種動(dòng)態(tài)新型無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以縮短停產(chǎn)檢驗(yàn)時(shí)間或者不需停產(chǎn)而進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，并且可以進(jìn)行壓力容器的在線(xiàn)監(jiān)控以及破壞預(yù)報(bào)，從而確保壓力容器的安全運(yùn)行。

[1]王牛俊，陳莉.聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的原理及應(yīng)用[J]。陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(6).

[2]沈功田，李金海.壓力容器無(wú)損檢測(cè)—聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)[J]。無(wú)損檢測(cè)，2004（9）.

[3] 勵(lì)柳波.聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器定期檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J]。化工裝備技術(shù)，2010（1）.

H49；TG115.285

A

1671-0711（2017）01（下）-0068-02