聲發射技術在壓力容器安全運行中的應用

徐書婷

四平市特種設備檢驗中心

聲發射技術在壓力容器安全運行中的應用

徐書婷

四平市特種設備檢驗中心

隨著科技的不斷進步，工業越來越發達，常規的無損檢測已經不能完全滿足于檢測的需要，必須不斷的加入新的檢測手段來補充，而在壓力容器檢驗中也將不斷的加入各種新型的檢測方法，國家為了推進新的檢測技術也各種標準中加入了一些新型的檢測方法。目前國內正在大力的發展聲發射檢測，檢測設備性能在不斷的提高，技術也不斷在進步，隨著聲發射檢測技術的不斷成熟和發展，聲發射檢測技術應用將會越來越廣泛，將會成為壓力容器必不可少的檢測方法。本文就聲發射技術在壓力容器檢測中的應用進行了探討。

聲發技術；壓力容器；運行；應用

1 前言

一般而言，在零部件或材料因外力的作用而產生斷裂、變形或其自身的內部應力超出了屈服的極限而處于塑性變形的不可逆階段時，它們的應變能會通過瞬間彈性波的形式進行釋放，此類現象通常被稱作聲發射或應力波的發射。此外，零部件或材料因自身的缺陷出現狀態的改變而自動產生瞬間的彈性波現象也可稱為聲發射。

2 聲發射原理

材料受到拉應力或者壓應力的時候會產生變形或開裂，并以彈性波的形式釋放應變能，這就是聲發射。用儀器檢測、記錄和分析聲發射推斷出聲發射源的性質的技術就是聲發射檢測技術，在壓力容器檢驗中對壓力容器施加載荷，通常是通過加水打壓，在打壓的過程中用聲發射設備進行檢測，檢測出壓力容器存在的活性缺陷。

3 聲發射檢測在壓力容器檢驗中的特點

3.1 聲發射檢測在壓力容器檢驗不足之處

(1)設備貴，檢測成本高，國內技術還不夠完善。雖然聲發射設備在國內很早以前就開始生產，但是技術還不是很完善，和發達國家還有很大的差距。目前國產聲發射儀器基本上在40萬左右，而國外進口的設備要100多萬，這對于一般的單位來說是不小的開支，因此國內所用聲發射設備很大一部分是國內生產的設備；而現在的國產聲發射設備性能不是很穩定，現場容易出問題，導致雜波顯示很多給檢測時缺陷的判斷帶來很大的困難，這就需要檢測人員不但要會用、會檢測還得會修理很多設備上的問題，保證設備能夠完整的做完檢測工作，這對檢測人員的要求無形之中提高了很大一部分。國產設備在檢測精度方面和國外先進設備差距較大，主要表現在定位誤差較大，干擾信號較多，給判斷缺陷性質和位置帶來很大的困難，而且國內還沒有開發出聲發射神經網絡，這就不能更好的判斷缺陷，這在國外已經應用很廣泛了；(2)聲發射檢測的局限性。聲發射檢測不能對缺陷進行定性，這對于分析缺陷產生的原因帶來很大的困難，需要借助常規無損檢測來輔助判斷。聲發射檢測中對環境和天氣要求較高，下雨天是不能檢測的，甚至風太大也會影響檢測，被檢設備周圍不能有其他會影響檢測儀器接收信號的干擾，特別不能有其他機械波的干擾。

3.2 聲發射檢測在壓力容器檢驗優點

(1)聲發射檢測檢測檢測的是活性缺陷，這是目前為止檢測缺陷是否會擴展及評價缺陷危害性的最有效方法，常規的無損檢測只能判斷缺陷的性質、種類，不能判斷缺陷是否會在設備的使用過程中而擴展，而聲發射檢測所檢測的就是會擴展的活性缺陷，這就找出了在設備運行的過程中受壓會不斷的擴張導致泄露，甚至爆炸的安全隱患，從而為使用安全性評價提供依據；(2)由于檢測的是活性缺陷，可以在線檢驗，因此在設備不方便停機的情況下可以用聲發射檢測取代常規檢測方法進行檢測。而且對于球罐和大型儲罐來說，由于常規檢驗需要開罐、置換、搭設腳手架、打磨等工序，需要做的檢測前準備周期較長，人力、物力、財力消耗較大，有些準備工作長達一個月甚至更長時間，不僅成本較高，而且也影響企業的正常生產，這給企業帶來很大的困難，而用聲發射檢測代替常規無損檢測就避免了這些問題，這樣既能保證設備的檢測質量，也能不影響企業的正常生產；(3)聲發射檢測應用計算機自動化記錄檢測整個過程，可記錄設備缺陷隨載荷、溫度、時間等參數而變化的實時或連續信息，方便檢測數據的存儲和分析，由于可以過程監督，因而適用于設備在運行過程中的在線監控及早期或臨近破壞預報。

4 聲發射技術在對鍋爐內壓力容器進行檢測中的應用

在對鍋爐內的壓力容器進行檢測的過程中，無損檢測的常規方法常常只能對設備靜態的缺陷進行檢測，但鍋爐內的壓力容器內動態的缺陷才是造成安全隱患的主要因素，常規的方法已無法對此類檢測需求進行滿足。因此，利用聲發射技術對鍋爐設備進行檢測和對其材料結構內的實時缺陷進行定位于檢測，不僅能夠對結構是否完整進行評價，而且還可以對其部件在加載過程中動態的缺陷信息進行收集。

一般來說，對壓力容器進行常規檢測指的是通過例如磁粉探傷、超聲波探傷、V射線、著色探傷與X射線等方式對焊縫進行全面常規的無損檢測，通常需要以壓力容器內全部焊縫的20%為比例進行X射線的內部探傷，有時還需要對全部焊縫進行射線或超聲波的無損常規探傷，甚至在必要時還需要對焊縫存在缺陷的部位作出斷裂力學的評定，不僅需要耗費大量的時間與人力，而且還會給工作人員帶來大量的工作壓力。

5 結束語

總之，聲發射技術已經在對壓力容器進行檢測的過程中得到了廣泛應用，而且還有許多從事聲發射技術的應用研究單位仍然致力于此類技術的吸收、消化、研究、引進與應用推廣，其目的在于通過對高新技術的應用，以降低壓力容器在現場檢測過程中勞動的強度，從而達到提升檢測效率與質量的目的，以方便為用戶提供更好、更快的服務。就其檢測范圍來說，由于其聲發射檢測能夠對檢測區域進行全方位覆蓋，所以此類檢測技術對問題的檢出率不會受到方向與位置等問題的影響，具有良好的推廣價值。

[1]戴光.壓力容器安全工程學[M].哈爾濱：黑龍江科學技術出版社,1995.

[2]劉時風.環節缺陷聲發射檢測信號譜估計及人工神經網絡模式識別研究[D].北京:清華大學,1996.

[3]劉源.聲發射技術在在用壓力容器檢驗中應用研究的必要性[J].石油化工設備,2000(2):59～63.

[4]同長虹.聲發射診斷在壓力容器在線檢測中的應用[J].石油化工設備,2005(3):47～49.