對罐式集裝箱典型缺陷聲發(fā)射源定位的分析

吳旭景 謝旭夢（浙江省特種設(shè)備檢驗研究院，浙江 杭州 310020）

對罐式集裝箱典型缺陷聲發(fā)射源定位的分析

吳旭景 謝旭夢（浙江省特種設(shè)備檢驗研究院，浙江 杭州 310020）

罐式集裝箱使用過程中，自然環(huán)境會對其產(chǎn)生侵蝕，再加上不斷的改變工況條件，導(dǎo)致缺陷較易發(fā)生，典型缺陷為腐蝕、裂紋等，如未能及時發(fā)現(xiàn)處理，會造成罐體結(jié)構(gòu)失效，不僅經(jīng)濟損失巨大，且會嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。基于此，本文分析了罐式集裝箱典型缺陷聲發(fā)射源定位方法。

罐式集裝箱；典型缺陷；發(fā)射源定位

1 聲發(fā)射檢測技術(shù)介紹

彈性波由聲發(fā)射源釋放之后，傳播于結(jié)構(gòu)中時，所攜帶的材料缺陷處信息或結(jié)構(gòu)信息量均比較大，通過相應(yīng)儀器，對聲發(fā)射信號做出檢測、記錄及分析，根據(jù)此結(jié)果，推斷出聲發(fā)射源，此種技術(shù)即為聲發(fā)射檢測技術(shù)。聲發(fā)射檢測技術(shù)屬于動態(tài)無損檢測方法，缺陷本身使其信號來源，應(yīng)用此種技術(shù)，可對缺陷的活動性及嚴(yán)重性做出判斷。

2 罐式集裝箱典型缺陷聲發(fā)射源定位方法

2.1 模擬實驗方法

本文進行模擬實驗時，選取的罐式集裝箱為常壓立式儲罐，以底板腐蝕作為典型缺陷，探討聲發(fā)射源定位方法。常壓立式儲罐的底板為圓形鋼板，采用的制作材料為W235碳素結(jié)構(gòu)鋼，底板直徑1600mm，8mm厚。傳感器利用DP3I型（美國PAC公司生產(chǎn)），檢測系統(tǒng)為第3代全數(shù)字化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有更高的集成化程度，在壓力容器檢測中更為適合。根據(jù)底板制作材料、底板尺寸，測試多次開展后，最終確定，以300μs作為峰值定義時間、600μs作為撞擊定義時間、1000μs作為撞擊閉鎖時間[1]。本實驗以斷鉛模擬聲源作為定位聲源，斷鉛直徑0.5mm，硬度2H，因此，設(shè)定檢測門檻為40dB。

2.2 傳感器布置方法及實驗內(nèi)容

在圓板外圍均勻的耦合傳感器，共6個，同時，將1、2、3個傳感器分別耦合在圓板中心，按照圖1方法布置傳感器及斷鉛。1號傳感器坐標(biāo)為（0,400），2號傳感器的坐標(biāo)為（346,200），3號傳感器與2號傳感器隔著X軸對稱，4號傳感器與1號傳感器隔著圓點對稱，5號傳感器坐標(biāo)為（-346，-200），6號傳感器與5號傳感器隔著X軸對稱。

圖1 傳感器布置示意圖（左）及實物圖（右）

根據(jù)圖1，將1個傳感器放置在模擬儲罐底板的中心，與外圓周上的6個傳感器之間形成定位，同時，模擬聲源在圓板的三個位置上觸發(fā)，獲得檢測結(jié)果后，將其與未將傳感器放置在圓板中心的檢測結(jié)果相對比。圖1中的S1、S2、S3為三個鉛筆芯所在位置。

2.3 實驗結(jié)果分析

AEwin罐底定位軟件由美國PAC公司開發(fā)，該軟件定位儲罐底板聲源過程中，定位傳感器并不包含圖1中的7號傳感器，即設(shè)置在圓板中心的傳感器。因此，本研究針對圓板中心放置傳感器的實驗內(nèi)容，進行了識別定位聲源軟件的開發(fā)，研制出新型罐底聲源定位系統(tǒng)（NTBPTTM）。NTBPTTM系統(tǒng)與AEwin軟件分別定位上述實驗過程中檢測出的腐蝕缺陷聲源，定位結(jié)果顯示，定位三個斷鉛聲源過程中，應(yīng)用AEwin軟件時，由1號傳感器、2號傳感器和6號傳感器共同定位S1處的斷鉛聲源；而應(yīng)用NTBPTTM系統(tǒng)時，由1號傳感器、7號傳感器和2號傳感器共同定位S1處的斷鉛聲源，同時，與6傳感器檢測出的幅值相比，7號傳感器檢測出的幅值要高1dB。對于S2處的斷鉛聲源，AEwin軟件做出定位的3個傳感器為2號、1號和3號，NTBPTTM系統(tǒng)做出定位的3個傳感器為7號、2號和1號，7號傳感器檢測出的幅值高出3號5dB；對于S3處的斷鉛聲源，AEwin軟件做出定位的3個傳感器為3號、4號和2號，NTBPTTM系統(tǒng)做出定位的3個傳感器為3號、7號和4號，7號傳感器檢測出的幅值高出2號2dB。

上述檢測結(jié)果表明，將一個傳感器放置在儲罐底板中心后，檢測缺陷聲發(fā)射源時，中心傳感器會與外圓周上的2個傳感器形成三角形定位，而且定位過程中中心傳感器能夠一定程度的提高信號幅值，使識別聲源的有效性增加，從而促進定位結(jié)果準(zhǔn)確性的提高，良好的定位故障位置，有利于工作人員及時的處理故障[2]。

3 結(jié)語

綜上所述，本文提出的于中心放置傳感器的三角形定位方法能夠有效的定位罐式集裝箱缺陷發(fā)出的聲發(fā)射信號源，從而準(zhǔn)確的確定缺陷位置，避免了開罐檢測方法的使用，提升了檢測過程中的安全性及環(huán)保性。

[1]邱楓,戴光,張穎,等.儲灌底板腐蝕聲發(fā)射源的識別定位[J].無損檢測,2015,37(02):14-19.

[2]顧建平,張延兵.液氮罐式集裝箱聲發(fā)檢測及缺陷評定[J].中國特種設(shè)備安全,2016,(08):43-45.

吳旭景（1988-）漢族，男，浙江蘭溪人，碩士研究生，助理工程師，主要從事特種設(shè)備檢驗檢測工作。