聲發射技術在燃氣儲氣柜失效分析中的應用與研究

邵昀啟

（柳州市特種設備檢驗所，廣西 柳州 545006）

聲發射技術在燃氣儲氣柜失效分析中的應用與研究

邵昀啟

（柳州市特種設備檢驗所，廣西 柳州 545006）

闡述了應用聲發射技術對燃氣儲氣柜的可疑泄漏部位進行定位，再通過宏觀檢查、磁粉檢測和真空檢測等方法對聲發射檢測發現的疑似部位進行確認，進一步驗證聲發射檢測技術在燃氣儲氣柜檢測中應用的可行性，為今后燃氣儲氣柜的檢驗及安全排查提供了更加便捷可靠的方法依據。

聲發射；儲氣柜

濕式儲氣柜是最常見的一種氣柜。通常用于煤氣貯存，它由水封槽和鐘罩兩部分組成。鐘罩是沒有底、可上下活動的圓筒形容器。如果貯氣量大時，鐘罩可以由單層改成多層套筒式，各節之間以水封環形槽密封。某燃氣公司儲氣站的2#燃氣儲氣柜便是濕式儲氣柜，其設計壓力為319mm水柱，設計溫度為常溫，有效容積為54000立方米。該儲氣柜在使用過程中發現二、三塔之間水封槽有水泄漏，水槽水位下降速度約為每小時5～10mm，因此該儲氣柜已無法正常使用。使用單位已先后兩次開柜，并由不同檢測單位的檢修人員進入柜內尋找漏點，均未能解決以上泄漏問題。針對以上情況，我方制定了應用聲發射檢測技術尋找可疑泄漏部位，然后應用宏觀檢查、磁粉檢測和真空泄漏檢測等方法對疑似泄漏部位進行驗證的檢測方案。

1 聲發射檢測

1.1 聲發射技術原理

聲發射檢測是一種動態無損檢測方法，即材料中某局域中聲發射源釋放能量，并產生瞬態彈性波的現象。通過“聽”被檢測對象所發出的聲發射信號來判斷這些信號所載有的聲發射源的信息。在聲發射檢測過程中，由于內部壓力、應力等原因被檢測材料誘發瞬態彈性波，并沿材料傳播到表面，再通過聲發射傳感器利用壓電效應將材料表面的微位移轉換為電信號然后，經放大、傳輸后顯示和處理，然后通過對聲發射源特征參數的分析和研究，推斷出活動缺陷的位置、狀態變化程度和發展趨勢。

1.2 傳感器布置和參數設置

對儲氣柜加壓，加壓到0．002MPa并保持穩定，此時二塔升起到23米的高度。屏蔽外來聲源干擾，在三塔四塔之間水封平面以上100mm處沿三塔圓周方向布置傳感器。三塔直徑為44000mm，每隔2000mm布置一個傳感器，共需布置70處部位，傳感器布置部位見圖1所示。

圖1 傳感器布置部位

本次檢測采用的聲發射檢測儀為MICRO-Ⅱ型，共有24個通道，因此70處布置部位需依次沿圓周方向分3批進行布置，第一次布置24個傳感器進行檢測，第二次布置24個傳感器進行檢測，第三次布置22個傳感器進行檢測。儀器參數設置見表1所示，參考NB/T47013．9-2012進行檢測，確定漏點的大致部位，并做好記錄和現場標記。

表1 聲發射檢測參數設置

1.3 數據采集和部位確定

通過分三次檢測完成后，第一部分檢測的24個通道、第二部分檢測的24個通道和第三部分檢測的22個通道的各傳感器采集的信號數據詳見圖2檢測各階段撞擊—通道統計。

圖2 檢測各階段撞擊—通道統計

根據以上采集的各傳感器信號數據，可以發現有3處傳感器部位顯示的撞擊次數大于200次以上，顯著多于其他各傳感器部位顯示的信號。因此將以上3處部位列為可疑泄漏部位，作為后續其他驗證檢驗項目的重點檢查部位。可疑部位具體分布位置見圖3所示。

圖3 可疑部位定位圖

圖3 中1#、2#、3#分別表示本次檢測發現的3處可疑泄漏部位所對應的橫向定位位置，縱向位置則為二塔下掛圈的水封面以下部位。

2 驗證分析

2.1 驗證方法

針對以上3處可疑部位，對每處部位的左右各5000mm的范圍內，分別采取以下3種方法進行檢測驗證：方法一：對二塔下掛圈的水封面以下部位進行100%的宏觀檢查，檢查槽鋼和筒體是否有孔洞、開裂現象。方法二：對二塔下掛圈的水封面以下部位的所有焊縫進行100%的磁粉檢測，檢測焊縫部位是否有裂紋產生。方法三：對二塔下掛圈槽鋼上的墊塊逐個進行抽真空檢測，檢查墊塊下面的隱蔽部位是否有開裂現象。

2.2 驗證結果

通過方法一的宏觀檢查，在二塔下掛圈槽鋼壁上發現一處φ3的孔，且該孔已經穿透。該孔的橫向定位位置位于圖3中3#點的右側500mm處，與聲發射發現的3#可疑部位基本吻合。該處信號來源于該孔的水泄漏后撞擊到三塔體所產生的回饋信號。通過方法二的磁粉檢測，在二塔下掛圈槽鋼與外側板搭接焊縫上發現一處長約300mm的裂紋。該裂紋的橫向定位位置位于圖3中2#點的左側900mm處，與聲發射發現的2#可疑部位相近。該裂紋可能為活性裂紋，產生的信號被傳感器采集到。但是對于該裂紋是否與聲發射檢測的2#部位有必然聯系，還需進行進一步的探討驗證。通過方法三的抽真空檢測，在對檢測人孔左側的第17塊墊塊進行抽真空檢測時，發現有氣泡產生。為進一步驗證該墊塊下是否有泄漏，故將該墊塊割開，割開后發現一條宏觀可見的長約200mm的裂紋，裂紋從墊塊外側焊縫一直延伸至兩側槽鋼母材，呈八字形擴展，且該裂紋已貫穿槽鋼底部。該部位的橫向定位位置位于圖3中1#點的左側100mm處，與聲發射發現的1#可疑部位相吻合。該處信號來源于該穿透性裂紋的水泄漏后撞擊到三塔體所產生的回饋信號。

3 結語

通過以上驗證性檢測，可以看出運用聲發射檢測手段對泄漏部位的定位基本與實際相吻合。以上三處部位經使用單位修理后，重新封罐并投入使用至今，未再發生水封槽泄漏的現象，該儲氣柜的泄漏問題得到了有效的解決。如果采用傳統的幾種檢測手段對每層塔的水封圈進行檢測，需要耗費大量的時間，且因為空間受限的原因也很難保證檢測質量。因此聲發射檢測技術在儲氣柜檢測與安全排查上的應用將大大提高工作效率和檢測結果的準確性。

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1671-0711（2017）10（下）-0097-02