基于反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量方法研究

張養(yǎng)治，劉瑞瑞

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

基于反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量方法研究

張養(yǎng)治，劉瑞瑞

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

壓力容器在各個(gè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了各領(lǐng)域的發(fā)展，為生活、生產(chǎn)提供了很大的幫助。與此同時(shí)，壓力容器也是一種具有高危險(xiǎn)性的特種設(shè)備，如果在實(shí)際操作時(shí)沒有按照指定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，那么就會(huì)直接威脅到生命財(cái)產(chǎn)安全。保證壓力容器的安全生產(chǎn)與安全使用已經(jīng)成為企業(yè)關(guān)注的重要話題之一。基于此，本文對(duì)反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究。

反射縱波；壓力容器；壓力測(cè)量

目前傳統(tǒng)的壓力容器壓力測(cè)量方法常不能滿足需要，在實(shí)際壓力測(cè)量過程中需要在一些壓力容器中開孔引壓，開孔的邊緣位置發(fā)生一些壓力集中或者壓力分布不均勻現(xiàn)象發(fā)生，從而產(chǎn)生裂痕，影響壓力容器的使用安全。要想從根本上解決這一問題就需要將現(xiàn)有的壓力容器壓力測(cè)量方法進(jìn)行創(chuàng)新、完善，并建立對(duì)應(yīng)的反射縱波壓力測(cè)試模型，只有這樣才能保證壓力容器的壓力測(cè)量工作順利進(jìn)行。

1 壓力容器的概述

壓力容器是一種可以承受壓力載荷的重要密閉容器之一，在實(shí)際實(shí)用過程中主要的作用就是存儲(chǔ)、運(yùn)輸高壓氣體、液體等，同時(shí)還可以進(jìn)行熱量交換、物質(zhì)反應(yīng)提供對(duì)應(yīng)的封閉空間。這種壓力容器在使用過程中主要在一些石油化工廠、醫(yī)藥、航空航天等多種行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用，是這些行業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展中的重要組成部分。現(xiàn)階段，壓力容器在使用過程中主要有以下幾種用途：（1）反映容器可以有效的將一些化學(xué)反應(yīng)體現(xiàn)出來，是化學(xué)領(lǐng)域中重要組成部分；（2）儲(chǔ)運(yùn)容器是在對(duì)一些高壓的液體、氣體存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)闹匾侄沃唬唬?）換熱容器主要在一些熱量交換的設(shè)備中進(jìn)行操作使用；（4）分離容器對(duì)一些介質(zhì)組進(jìn)行分離，并將其中的液體、氣體進(jìn)行分離的一種設(shè)備。

壓力容器主要在一些高溫、高壓的環(huán)境中工作，其中所包含的物質(zhì)主要是一些易燃、易爆、有害物質(zhì)，如果容器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)一些泄漏、爆炸等事件都會(huì)對(duì)人們的生命健康安全造成很大的影響。只有做好對(duì)壓力容器的測(cè)量工作才能保證壓力容器在今后的使用安全，從而減少安全事故的發(fā)生。

2 反射縱波的激發(fā)與傳播

在對(duì)超聲波檢測(cè)過程中，要想做好壓力容器的測(cè)量工作就需要解決測(cè)量工件中所激發(fā)出來的超聲波以及被接收測(cè)量工件重的傳播超聲波，并通過超聲波探頭、超聲波激發(fā)與接收電路、反射縱波的形式進(jìn)行，只有這樣才能保證反射縱波的壓力容器的壓力測(cè)量工作可以順利進(jìn)行下去。

2.1 超聲波探頭

超聲波探頭在實(shí)際應(yīng)用或城中可以通過超聲波探頭將電能與聲能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，從而保證壓力的測(cè)量工作可以順利進(jìn)行下去。發(fā)射探頭可以有效的將電能進(jìn)行轉(zhuǎn)變，并在其中釋放出對(duì)應(yīng)的超聲波，而相關(guān)的接收探頭就可以將其中的聲能轉(zhuǎn)化成接收超聲波。因此，在使用超聲波探頭時(shí)可以更加直觀的了解超聲波激發(fā)和超聲波接收的質(zhì)量。總之，在開展壓力容器的壓力測(cè)量工作時(shí)，可以通過超聲波探頭的形式進(jìn)行操作。另外，在超聲波檢測(cè)過程中可以根據(jù)不同的檢測(cè)目的與條件制定出不同的檢測(cè)方案，并通過不同的檢測(cè)方案激發(fā)出不同的入射方向超聲波類型。

2.2 超聲波激發(fā)與接收電路

超聲波的激發(fā)電路在實(shí)際使用過程中主要通過連續(xù)波發(fā)射電力以及尖脈沖發(fā)射電路的形式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中的連續(xù)發(fā)射電路主要通過一些連續(xù)的高壓交變信號(hào)將其中的探頭進(jìn)行激發(fā)，當(dāng)探頭兩端所施加的頻率較快時(shí)，那么壓力容器中的壓電晶體就會(huì)以一個(gè)相同的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行操作，從而提高整個(gè)探頭震動(dòng)的頻率。這種方式的壓力檢測(cè)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)所發(fā)出的超聲波信號(hào)的頻譜較為純正，在傳播過程中很難發(fā)現(xiàn)一些雜質(zhì)、變形的現(xiàn)象發(fā)生，另外，這種探頭的總能量較大，在測(cè)量時(shí)可以以遠(yuǎn)距離的形式進(jìn)行測(cè)量，然而這種測(cè)量方法在實(shí)際使用時(shí)的缺點(diǎn)就是其中的盲區(qū)較長。

尖脈沖發(fā)射電路主要采用單個(gè)的尖脈沖作為整個(gè)激勵(lì)的信號(hào)進(jìn)行探頭測(cè)量，而超聲波探頭測(cè)量主要通過一個(gè)對(duì)應(yīng)的諧振頻率進(jìn)行操作，只有這樣才能將其中的電晶體中心的頻率中的 RCL網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過 RCL網(wǎng)絡(luò)對(duì)探頭進(jìn)行激勵(lì)，從而做好信號(hào)的選頻工作。

2.3 反射縱波

不同類型的超聲波在開展測(cè)量工作時(shí)所得出的結(jié)果都會(huì)有所不同，比如說，常見的表面波、臨界折射縱波等，這些類型的折射縱波在實(shí)際測(cè)量過程多加載的應(yīng)力或者殘余應(yīng)力都會(huì)以一個(gè)不同的形式進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)完成之后，要通過對(duì)其不斷的研究、分析，總結(jié)出對(duì)應(yīng)成果。另外，超聲波的類型不同，探頭的結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化，所激發(fā)的傳播速度、過程也會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的變化。對(duì)于壓力容器來說，在對(duì)其中的壓力測(cè)量過程中應(yīng)該通過對(duì)應(yīng)壓力的變化進(jìn)行操作，并將其中的波形展現(xiàn)出來，只有這樣才能將其在傳播過程中優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來。

3 反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量方法

壓力容器的壓力測(cè)量工作會(huì)根據(jù)不同的壓力容器進(jìn)行運(yùn)行，比如說常見的彈性式壓力測(cè)量方法主要通過彈性元件在受壓之后的形式將其以位移大小與施加壓力正比的形式對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)際測(cè)量過程中最為常見的測(cè)量?jī)x器是壓力測(cè)量?jī)x表，該儀器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、精準(zhǔn)度高、安全性高等特點(diǎn)，可以在一些惡劣的環(huán)境中使用，只有這樣才能保證反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量工作可以順利進(jìn)行下去，并保證壓力測(cè)量工作的質(zhì)量與效率。

3.1 聲彈性理論

超聲波固體材料中的傳播速度與材料的特性、材料的中應(yīng)力有著一定的關(guān)系，而這種關(guān)系是一種波速隨應(yīng)力變化現(xiàn)象形成的，是一種聲彈性效應(yīng)。在對(duì)反射縱波的的壓力容器的壓力測(cè)量時(shí)，可以根據(jù)一些彈性的理論進(jìn)行操作，并將其中的固體材料通過應(yīng)力變化的形式進(jìn)行傳播，只有這樣才能將其中超聲波的傳播速度的變化體現(xiàn)出來。另外，在對(duì)其測(cè)量過程中可以以超聲波的變化速度為基礎(chǔ)進(jìn)行，但是超聲波的變化、傳播速度較快，在實(shí)際測(cè)量過程中很難通過測(cè)量超聲波的形式將其中的傳播時(shí)間的變化展現(xiàn)出來。

3.2 板殼理論

聲彈性理論在建設(shè)過程中與超聲波波速的歲應(yīng)力和應(yīng)變化有著一定的關(guān)系，這種關(guān)系建立過程主要通過超聲波的壓力容器的壓力測(cè)量模型體現(xiàn)。因此，壓力測(cè)量過程中需要建立容器壓力與管壁應(yīng)力之間有關(guān)系的模型，只有這樣才能將其中應(yīng)力方向大小體現(xiàn)提出來。另外，在對(duì)壓力容器開展壓力測(cè)量工作時(shí)還可以根據(jù)工程應(yīng)用中的殼體進(jìn)行測(cè)量，并將現(xiàn)有的殼體劃分成對(duì)應(yīng)的厚殼與薄殼，并根據(jù)壓力容器的總類制定出不同的壓力測(cè)量方法，只有這樣才能保證壓力測(cè)量工作可以順利進(jìn)行下去。

3.3 溫度影響

溫度的不同也會(huì)影響超聲波的傳播速度與傳播時(shí)間的變化。因此，在開展超聲波的壓力測(cè)量工作時(shí)要做好溫度的控制工作，只有這樣才能保證超聲波在傳播過程時(shí)間不會(huì)發(fā)生變化。另外，溫度已經(jīng)被認(rèn)作為超聲波壓力測(cè)量中主要干擾物質(zhì)之一，溫度在變化過程中會(huì)隨著時(shí)間、場(chǎng)合的傳播發(fā)生變化。要想從根本上降低溫度對(duì)超聲波測(cè)量的影響，就應(yīng)該通過參比式壓力測(cè)量的方法進(jìn)行操作，并針對(duì)圓柱形狀的壓力容器進(jìn)行操作，只有這樣才能通過臨界折射縱波和表面波的形式制定出對(duì)應(yīng)的測(cè)量模型，從而保證測(cè)量工作可以順利進(jìn)行下去。

在開展反射縱波壓力容器的壓力測(cè)量工作時(shí)，可以通過聲彈性方法進(jìn)行，并對(duì)超聲波的波速、時(shí)間、固體材料等應(yīng)力的變化規(guī)律進(jìn)行全方面的分析；再由超聲波的波速對(duì)所開展的壓力測(cè)量工作通過超聲波在一定的距離內(nèi)傳播時(shí)間的變化量進(jìn)行傳播，只有這樣才能更好的了超聲波的傳播應(yīng)力，并將其中應(yīng)力的變化形式體現(xiàn)。而壓力容器在開展測(cè)量工作時(shí)其中最為重要的板殼結(jié)構(gòu)主要通過理論建設(shè)的形式將其中的壓力容器與管壁之間的應(yīng)力分布現(xiàn)象體現(xiàn)出來，而接下來的反射縱波的壓力容器的壓力測(cè)量工作打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

本文對(duì)反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究。希望我國專業(yè)技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量方法的研究，只有這樣才能保證反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量工作可以順利進(jìn)行下去，并保證壓力容器的使用安全，減少安全事故的發(fā)生。

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