聲發射檢測技術在壓力容器檢驗中的應用研究

張加恬

摘要：聲發射技術是自問世以來逐步發展成熟，是一種被廣泛應用壓力容器檢測工作的無損檢測方法,本文通過分析這種新型檢測技術的特點和優勢，闡述了聲發射檢測技術在檢測壓力容器中的重要作用，對聲發射檢測技術在壓力容器檢測工作中的應用狀況做了具體的分析,并以HD公司液化石油氣球罐為例進行聲發射檢測技術的應用研究。

關鍵詞:聲發射技術；檢測；壓力容器；應用研究

1聲發射檢測技術的特點和優勢

目前，聲發射技術廣泛應用于金屬壓力容器的檢測工作中，聲發射檢測技術實現了對材料活動性缺陷的動態檢測，比傳統的無損檢測法具有更多的優勢：

（1）對線性缺陷比較敏感，可以檢測到材料的活動性缺陷，提供動態信息；（2）可以對大型構件整體進行檢測，檢測范圍大，速度快，效率高；（3）能實時的提供缺陷隨載荷、時間、溫度等外變量而變化的信息，保證檢測信息的連續性，適合用于在線監控、早期或臨近破壞預報；（4）對被檢件的接近要求不高，適用于高溫、核輻射、極毒等環境下的檢測工作。

2聲發射檢測技術在壓力容器檢驗的應用研究

當壓力容器承受過一定的壓力，且再次進行水壓檢測試驗中，試驗壓力未超過使用時的最高工作壓力時，就不會出現聲發射信號，于是就可能造成漏檢。當容器經過長期使用產生應力裂痕時，在壓力較低的情況下也會產生聲發射信號。聲發射檢測技術在壓力容器檢驗中的應用彌補了其他無損檢測技術的缺陷。

國際上最先應用聲發射技術檢測壓力容器的有美國、日本及歐洲等發達國家，美國材料試驗協會(ASTM)、美國機械工程協會(ASME)、法國及歐洲聲發射工作組(EWGAE)等, 都相繼出臺了聲發射檢測的標準， 美國ASTM 標準和ASME 規范是較為詳細、科學的。

近年來，我國的聲發射檢測技術也不斷得到完善，也形成了相應的評定標準，我國最早應用聲發射檢測壓力容器的是合肥通用機械研究，自上世紀八十年代以來，中國特種設備檢測研究中心、武漢安全環保研究院、大慶石油學院等更深入的研究了聲發射檢測技術。天津石化、勝利油田、大慶油田等企業都相繼進口了大型聲發射儀器, 廣泛運用于檢測壓力容器的工作中。目前，我國已有數十所專業檢驗單位和科研研究所等多達300工作人員，從事壓力容器的聲發射技術檢測工作。

3實驗過程

（1）信號的收集。檢測工作中，傳感器輸出的信號有突發型、連續型兩種，如圖1。

（2）把收集到的信號參數和外變量整理成圖表；

（3）根據相關程序規范、操作要求，對壓力容器聲發射檢測；

（4）設置檢測門檻，調整通道靈敏度；

（5）安裝傳感器，進行壓力容器的加載工作；

（6）確定聲音信息來源。

4聲發射技術應用于壓力容器中的應用案例

以HD公司的液化石油氣球罐為例進行分析，其設計的壓力為1.72Mpa，溫度約52℃，在常溫狀態下可以完成操作，最高的操作壓力是1.63Mpa，液化石油氣球罐在2012年6月投入運行，2014 年11月進行第3次全方面檢驗，通過進行表面磁粉的檢測，共發現有6處的裂紋問題需要解決，在經過打磨處理以后將其全部消除掉，再次運用聲發射技術進行復探，發現其為合格狀態。下面對具體的檢驗過程進行分析：

（1）關于檢驗儀器的應用。準備好檢驗儀器是檢驗過程的第一步，需要用到的儀器主要是智能發聲儀器。智能發聲儀器可以進行儲存數據、顯示波形并且對信號能夠進行處理，在對罐面進行檢測時，可以對其表面進行定位設計，精確的對罐面出現的裂紋進行定位。

（2）關于傳感器的布置。根據液化石油氣球罐實際的容積情況，對傳感器數量進行精準確定，即聲發射儀通道的數量設置。關于傳感器的擺放位置是可以隨意的，通過儀器輸入球罐的體積以及焊縫的結構等參數，就可以運用軟件來完成計算的全過程，而且能夠制定出傳感器布置圖的設置情況。通常可以將傳感器盡量地接近焊縫的位置，更為明確缺陷所處的位置，也可以呈三角形進行布置。

（3）關于加載和測試。在對液化石油氣球罐進行定期檢驗的過程中，可以運用聲發射技術，但其涉及到加載的過程。在進行球罐檢驗的時候，一般要求水壓試驗，所以，就可以運用水壓荷載力，并結合液化石油氣球罐設計壓力指數，來確定水壓的試驗數值。在進行加壓和保壓的過程中，就能完成聲發射信號采集方面的工作。

（4）關于定位和定量。因為運用智能儀器，就能對檢測的結果實時給予顯示，所以，在進行信號收集過程中，能夠確定缺陷位置以及能量的大小等多個參數，在完成測試以后，就能夠系統地分析存儲的數據，來進一步就缺陷性質進行判斷，有針對性地采取相關措施。

5結束語

聲發射檢測技術作為一種新型無損檢測技術，在我國壓力容器的檢測中得到了廣泛的應用，不僅縮短了檢測時間，節省了檢測經費更提高了檢測的準確性，保證了壓力容器的安全運行。雖然我國聲發射技術在壓力容器檢驗中的應用取得了很大的成效，但與發達國家相比還有很大的差距，還需要更進一步的研究，以便促進該檢測技術的完善、成熟。

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