聲發射技術在海上壓力容器檢測中的應用

雷德生

（湛江中海石油檢測工程有限公司 廣東 湛江 524057）

1 引言

當前我國海上生產工作與經濟發展有著重要聯系，特別是海上油田生產，在近幾年更是成為了發展重點。但是在實際工作中卻發現，壓力容器設備偶爾會出現問題，這些問題的出現直接影響到生產工作的有序開展。所以，在工作中需要針對這一問題進行總結分析，并制定出相應解決方案，以合理的方式快速檢測出壓力容器存在的問題，進而為我國海上生產工作有序進行打下堅實基礎。

2 聲發射技術的歷史與發展

聲發射技術早在20世紀50年代就已經出現，當時發現這一技術的是德國某研究人員。通過相關應用實驗了解到，無論是銅、鉛還是金屬合金都能夠形成聲發射現象。雖然聲發射技術早就被研究了出來，但是其實際應用到壓力容器檢測的時間較晚。直到1963年才被美國技術人員應用起來，自該技術應用出現后，全球各國就一直在用這一方式進行壓力容器檢測，在應用過程中一直在對技術應用進行革新，且現代化技術應用還得到了多個國家的認同，并且這些國家還在不斷地對技術應用優化進行研究。在對該技術進行研究時，我國起初只能對相應的數據資料以及文獻進行總結梳理，這就導致在實際工作中無法準確地對設備與技術應用進行研究，并且這些研究數據與資料的來源都在室內環境中，所以就無法直觀體現出技術與系統實際應用的合理性與有效性。因此，為了進一步提高技術研究合理性，我國就需要改變這一滯后的研究方式，并盡可能結合實際情況對技術應用進行研究。隨著我國社會與經濟快速發展，為了推動科學技術進步，我國開始大量引進聲發射技術，同時還要在技術引進的同時購入了與技術配套應用的設備，以這樣的方式為技術人員提供準確數據[1]。

隨著我國社會與經濟的迅猛發展，從90年代開始，我國就引進了大量進口大型聲發射儀器，并且經過了幾年的研究和分析，針對這一技術推出了各項規定，且在研究和規定中將聲發射技術定位成了適用于壓力容器檢測的無損方式之一。不僅如此，在發展過程中，我國還將該技術應用到特種設備檢測體系中，至此聲發射技術正式成為了我國特種設備檢測方式之一[2]。

雖然在近幾年我國越來越多的單位與院校參與到了技術研究中，并且研究的方向也愈加多樣化，但是在實際檢測與應用過程中還是會出現一些問題，例如在檢測與應用過程中極易出現夾渣、未焊透、未融合等情況，還會出現氧化皮剝落、泄漏等各種發射源檢測問題，所以這就需要在實際工作中對問題進行深入總結，并結合相關研究數據進行分析，以保證可以在未來發展過程中合理地去解決技術應用過程中出現的問題，進而為我國聲發射技術應用與推廣打下堅實基礎，使其能夠成為推動我國社會與經濟發展的重要技術之一。

3 壓力容器的危險性

無論在生產還是技術應用監測中，各單位以及工作人員都十分關注壓力容器的運行狀況，因為這一設備的運行質量直接影響到生產效率、質量、生命安全。該設備相較于其他運行設備有著極強的危險性，因為設備中含有危險物質，一旦設備受到損壞或長時間處在危險狀態運行，就極易引發爆炸、中毒等高風險事故。不僅如此，由于該設備的運行方式較為特殊，所以一旦其受到破壞或爆炸后，設備內部就會快速發生變化，使得設備激素膨脹最終釋放出大量內能，能量的釋放不僅會導致設備被破壞，還會因為其瞬間能量較大形成沖擊波，并對周圍的建筑、設備、工作人員帶來傷害。若設備中存儲的介質較為安全，其影響也就局限于固定區域內的爆炸與損失，但是如果其中儲存的介質為有毒有害物質，在爆炸后就會引發出更加嚴重的連鎖反應，其影響以及爆炸后介質外泄帶來的后果不堪設想[3]。

4 壓力容器的檢測

為有效提高壓力容器的運行能力，需要通過合理的方式對其進行檢測，以保證在檢測過程中快速了解到其質量問題，并將問題點明確出來，這樣就可以結合相應數據進行總結分析，并制定出相應解決方案，所以說壓力容器檢測目的就是為了預防安全事故的發生。因此，在實際工作中相關技術人員與工作人員就根據工作性質對壓力容器檢驗進行了分類，主要分類為安全質量監督檢驗以及在用檢驗。產品安全質量會直接影響到生產安全性，同時質量還會影響到設備過載運行能力，若是產品質量監督出現了問題，且產品還應用到實際工作中，不僅會導致單位生產質量與效率受到影響，嚴重的還會引發出安全事故。為了避免在實際應用過程中，因為設備老化或受到外界因素影響出現質量問題，就需要通過合理的方式對其進行檢查，這就需要應用到在用檢驗工作，這一工作則需要在規定的時間段對設備進行檢驗，并對其問題點進行記錄，隨后通知相關工作人員對設備進行維修或更換，通過這樣的方式來提高設備運行合理性與穩定性，避免因為設備嚴重老化或其他質量問題引發安全事故[4]。

5 聲發射技術概念及其優缺點

5.1 聲發射技術概念

從當前技術應用角度來看，聲發射技術屬于當前先進的設備無損檢測方式，其主要的應用流程為發聲源、波傳遞、聲電轉換、信號處理、數據分析、結果顯示。通過這樣的方式可以有效對設備內部及外部情況進行分析，以保證可以在技術應用過程中快速檢測出設備變化，同時還可以解決內部檢測存在限制的問題，進而有效提高檢測效率與質量。

5.2 優點

聲發射技術具有以下幾個特點：（1）可以更加合理地將設備中存在的危險區域進行劃分，同時還可以對不同的問題區域進行受損等級劃分，進一步提高了設備檢測合理性與有效性。（2）可以對不同體積的設備進行檢測，無論設備體積多大，都可以通過技術應用對其進行快速檢測，并保證檢測數據能夠更加精準。（3）在檢測過程中，可以對設備數據進行實時連續檢測，進而在檢測過程中更快地對一些潛在問題進行預報。（4）該檢測技術的應用不同于其他檢測方式，這一技術應用可以在任何環境下對設備進行檢測，無論檢測環境是屬于易燃易爆還是有毒環境，利用該技術都能夠有效對設備進行檢測。

5.3 局限性

雖然聲發射技術能夠對設備進行全面的分析與檢測，但是其運行方式也存在一些問題。首先就是該技術所用材料較為敏感，所以在應用過程中就會受到機電噪聲影響，那么在對最終數據進行分析時，就需要結合實際情況進行深入整理才能保證數據準確性。還有就是在技術應用過程中需要使用到加載程序，雖然在大多數情況下都具備現成加載條件，但是也難免也會出現需要特別準備的情況。最后就是在實際應用過程中其檢測存在一定的局限性，只能對固定的設備或是在定量情況下應用，若要進行更加全面的檢測就需要配合其他無損檢測方法。

6 檢測結果評價

6.1 活性缺陷確定

在實際工作中，相關工作人員就在最高保壓壓力為24 MPa的水壓中，利用聲發射檢測技術對設備活性缺陷進行了實驗。圖1為某壓力容器檢測數據圖。通過相應檢測數據以及圖表就可以將其定為活性缺陷。

圖1 24 MPa保壓數據圖

6.2 源的強度劃分

源的強度Q見表1，通過相應數據總結對比就可以對其分源強度進行劃分。

表1 幅度參數劃分源的強度

6.3 源的活度劃分

通過對實際工作的總結分析，整理出了源的活度等級劃分，見表2。那么，工作人員就可以通過對表內信息的分析來確定源的活性。

表2 源的活度等級劃分

6.4 源的綜合等級劃分

工作人員在檢測過程中，可以結合實際情況對源的強度及活性確定，那么就可以通過對比與分析，對源的等級進行評定。并根據相應的評定等級對壓力容器進行修復，以通過這樣的方式來進一步提高壓力容器修復效率與質量，見表3。

表3 源的綜合等級劃分

7 結語

通過以上分析可知，在當前社會與經濟快速發展背景下，聲發射檢測技術應用到壓力容器檢測中，能夠為日常工作提供幫助，同時也了解到在實際工作中如何有效應用聲發射技術對壓力容器進行檢測。那么在實際工作中，相關技術人員一定要將聲發射技術應用價值展現出來，同時還可以在應用過程中對技術應用進行調整與優化，以保證其可以適用于當前海上工作環境，并提高檢測質量與效率，最終提高壓力容器運行能力，進而為我國社會與經濟快速發展打下堅實基礎。