聲發射技術在壓力容器檢驗中的應用探討

宋永翔，陳有強，關雨，賀煥婷

（青海油田監督監理公司特種設備檢驗所，甘肅 酒泉 736202）

現代工業向著更好的方向發展和前進，壓力容器在其中扮演著重要“角色”，但是如果壓力容器出現介質泄漏問題，那么極有可能會影響工作人員的生命安全，更是會對自然環境帶來非常嚴重的影響與污染。工作人員需要針對壓力容器的質量檢驗加強關注與重視，將聲發射技術加入壓力容器檢驗過程中。此項技術在提高檢驗水平和效率等多個方面起到了重要的作用，也是相關工作人員最得力的“助手”，保證壓力容器在應用的過程中可以更加安全，滿足現代工藝生產過程中所提出的要求。基于此，本文主要對聲發射技術在壓力容器檢驗中的應用展開了深入的探討。

1 聲發射歷史回顧

早在20 世紀50 年代左右，德國某研究所針對聲發射技術進行認真研究，經過相關工作人員的觀察，發現在變形的過程中銅、鋅、鉛、金屬合金等部位都會發生聲發射的現象，所以將聲發射技術第一次加入壓力容器檢驗過程中，至今為止，基于聲發射技術的檢驗壓力容器已經有50 多年的歷史。北美、歐洲等國家都在廣泛應用聲發射技術，對于使用過程中的壓力容器進行專業的檢驗。

20 世紀70 年代左右，聲熱技術被引進我國。在我國，最早采用聲發熱技術對壓力容器檢驗的單位是合肥通用機械研究所。我國特種設備檢驗研究中心、冶金部武漢安全延保研究院以及大慶石油學院，不僅對壓力容器聲發射技術進行了大力使用，并加大了研究的力度。國家質量監督檢疫檢驗總局頒布《特種設備檢驗檢測機構管理規定》以及《特種設備檢驗檢測人員考核與監督管理規定》，由此可以看出，聲發射技術在壓力容器檢驗過程中，已經成了使用最頻繁的無損檢測方法。

2 壓力容器的危險分析

眾所周知，在化工企業、煉油企業中，都可以看到壓力容器“身影”。另外，在農藥、醫藥、有機合成等多領域壓力容器的使用范圍也越來越大。在正常的情況下，壓力容器會被用來儲存氣體和液體的物質，這些物質都有一個共同的特點，那就是容易出現易燃、易爆問題，而且腐蝕性特點尤為明顯，極有可能會導致壓力容器應用期間出現嚴重危險。首先，壓力容器在其使用的過程中，自身所承受的壓力極大，如果并沒有將壓力標準值控制在合理的范圍中，那么出現爆炸危險的可能性就會增加。其次，容器內部的介質是導致壓力容器出現危險的主要因素，介質泄漏或者是爆炸問題發生時，這些自身存在易燃、易爆、有毒、有害、具有腐蝕性特點的物質，必然會對人們的身體健康等多個方面帶來非常嚴重的影響，更是會污染大氣環境。特別是在壓力容器爆炸后，容器內部的物質會快速散發出來， 也會產生較大的內能，較大的沖擊波對專業設備以及現場工作的一線人員必然會產生非常嚴重的傷害。因此，在生產過程中，需要以主動、積極的態度展開壓力容器的檢驗工作，為工作人員營造出更加安全的工作環境。

3 聲發射技術的主要原理

受到外力或者是內力所帶來的影響，基礎材料以及主要結構必然會出現開裂或者是變形等問題，以瞬時彈性波的特點，將應變能全部釋放出來，這種現象就是聲發射現象。瞬時釋放的應變能力達到一定的級別，人的耳朵就能夠迅速捕捉其聲音，許多材料發生形變或者是開裂時，都有聲發射現象的出現。但不可否認的是，這些彈性波能量強度很低，如果使用一般的設備是沒有辦法捕捉到的，因此，需要應用更加精確、先進的儀器才能夠檢測出來。將傳統的靜態無損檢測技術與聲發射檢測技術進行比較，發現二者之間的差異還是很大的，后者是一種動態的無損檢測技術。如果裂紋等問題處在靜止狀態，沒有任何變化或者是進一步發展，那么彈性能量便不會發射出來。圖1 是聲發射技術的原理圖。

圖1 聲發射技術的原理圖

4 聲發射技術使用狀況分析

隨著時間的不斷推移，聲發射技術現狀更加正規的方向所發展和前進，并且已經在多個領域和行業中受到重視與應用。此項技術獲得更好的發展，促進科學技術快速更新，大幅度提高質量檢測的水平。特別是在石油加工行業以及航天航空領域，所呈現出來的工作效果特別明顯。此項技術還能夠推進社會生產力快速的發展，提高人們的生活水平，助力國民生產總值快速的提升。另外，工作人員還需要針對聲發射技術在使用期間所存在的問題進行認真思考，并且以科學的方法，解決問題，從而滿足社會發展過程中所提出來的要求。還需加大此項技術研究的力度，匯集各領域、各行業所提出來的要求，確保聲發射技術在其使用的過程中有極強的針對性，在每個領域中都能夠將自己的作用全部發揮出來。

5 聲發射技術優勢

通過對聲發射技術進行仔細的分析，發現其自身包括的較多的優勢。（1）聲發射技術歸屬于動態檢測技術范圍內，主要匯集測試設備所發出來的能量信號。（2）敏感性高是它最具代表性的優勢之一。可以全面探測外加應力的缺陷設備存在問題，通過一次測量就可以得到最終的結果，并且保證最終的結果更加真實與準確。（3）檢測結果不易受到外界接觸所帶來的影響，即使將此項技術加入惡劣環境檢測過程中，也能夠呈現出更好的效果，而且還可以降低檢測中惡劣環境對檢測工作人員身體所帶來的傷害。（4）針對壓力容器進行檢測，無須設備停止工作，設備在正常的運行狀態下即可接受檢驗，而且最終的檢測結果準確性高。（5）在應用此項技術進行壓力容器耐壓試驗的過程中，可以預防設備出現的位置問題，確保操作無任何的危險。（6）對被檢測設備的具體形狀并未提出更多要求。

聲發射技術的主要特點包括：首先，機械噪音對最終檢測結果并不會產生不利影響，數據在其處理階段需要由工作經驗豐富的現場檢驗工作人員完成。其次，雖然聲發射技術自身有非常明顯的優勢，但是也有問題的存在，即無法以獨立的方式完成對問題性質和規格等多項內容的確定，需要相關檢測技術給予幫助。

6 聲發射技術在壓力容器檢驗中的應用方法

6.1 判斷壓力容器是否出現問題

（1）以預先的方式，針對壓力容器做好停產倒空準備，不開罐狀態下，展開耐壓力檢測，并以此作為基礎進行聲發射檢驗。結合聲發射最終的檢驗結果，將活性聲發射源部件明確。（2）確保各項無損檢測技術能夠真正地落到實處，并且呈現出更好的檢驗結果。在應用目測檢測方法以及超聲波技術期間，而且如果壓力容器中存在活性缺陷，在將干擾聲排除后，將其快速、準確找到。（3）嚴格按照相關要求進入檢驗過程中，不僅需要進行宏觀檢測，還需針對壓力容器壁厚是否完全符合相關標準進行認真檢查，加大評定的力度，圍繞聲發射技術的周圍，及時發現壓力容器所存在的問題。（4）壓力容器檢驗工作結束后，并不代表著此項工作已正式完成，還需要進行氣密試驗以及展開第二次耐壓力試驗，結合各方面所匯集的數據得出最終的結果，并形成檢驗報告評定，其受檢壓力容器此方面評定出安全等級。總之，檢驗工作展開期間，工作人員需要針對聲發射技術進行認真的研究以及科學應用，確保檢驗工作可以更加的順利，大幅度提高自己的檢驗工作水平，防止出現檢驗成本增加等問題。

6.2 聲發射技術在線檢驗方法

經過認真分析和調查后發現，一些企業單位在壓力容器運行的過程中，并沒有辦法確保壓力容器質量在健康狀態中運行，極有可能會增加停產接受檢驗的可能，因此，還需要合理應用聲發射技術，針對壓力容器展開在線監測。工作人員需要將自己關注的重點放在即將到檢驗期的壓力容器上。首先，針對壓力窗口的工作壓力進行分析，之后科學地調整，主要的調整方向為生產工藝允許的最高工作壓力，將其提高至允許的最高范圍之內。其次，通過聲發熱檢驗技術的科學使用，可以匯集反饋信號，之后進行科學整理以及研究。通過對聲發射技術的在線檢測方法的應用，可以幫助相關工作人員全面了解壓力容器的具體使用周期。

7 壓力容器中聲發射技術應用實例

某企業中的壓力容器存放氣體介質，壓力容器在其使用的過程當中，因為受到多種因素所帶來的影響，例如，工作的環境復雜、材料老化問題等，所以出現介質泄漏的情況，給予企業安全生產帶來了諸多的影響，更是會威脅到工作人員的生命安全。因此，在保證企業生產不受影響的情況下，應用聲發射技術展開壓力容器的檢驗工作，并且將檢驗工作中存在的問題，進行科學的解決，為企業的安全生產保駕護航。（1）對壓力容器外觀進行檢查，及時發現容器中所存在的裂縫問題，結合裂縫發生的具體位置以及出現的形狀，將其分為深埋裂紋、表面裂紋以及穿透裂紋。（2）分析之所以出現裂紋的主要原因。經過研究后發現，長時間的使用以及腐蝕疲勞損傷是導致壓力容器損傷的主要因素。（3）企業應用聲發射技術展開裂縫的檢驗，在此環節中，專業工作人員應用更加科學的儀器進入檢驗工作中，之后在壓力容器的周圍設置傳感器，又采用計算機系統收集信號，再進行轉化處理與分析。（4）針對錯誤在臨界裂紋擴展階段的裂紋進行修復，確保生產的安全。

8 結語

總之，將聲發射技術加入壓力容器檢驗過程中，因為此項技術是一項緊隨時代發展腳步呈現出來的全新的、無損檢測技術，不僅可以進一步提高壓力容器檢驗的水平，而且還不會對壓力容器產生影響與破壞，及時發現壓力容器中所存在的問題，是相關工作人員最得力的“助手”。此項技術在使用的過程中，實用性極強，但不可否認的是，聲發射技術在具體應用過程中，還需要進行經驗的總結。另外，相關工作人員還需要真正理解和認識到壓力容器使用過程中的危險，科學應用聲發射檢測技術，全面掌握其作用和優勢，大幅度提高聲發射技術使用的水平，保證壓力容器真實的使用效果，滿足工業企業生產過程中所提出來的要求，促進我國現代工業生產向著更好的方向發展和前進。