液氨罐式集裝箱聲發射檢測及缺陷評定的研究

謝旭夢 吳旭景（浙江省特種設備檢驗研究院，浙江 杭州 310000）

受技術和成本限制，國內在液氨罐式集裝箱全面檢驗領域與國際先進水平存在著較大差距，而替代傳統檢驗方法的外部缺陷檢測則存在著可靠性方面的疑慮，為了真正實現液氨罐式集裝箱可靠無損檢測，正是本文就液氨罐式集裝箱聲發射檢測及缺陷評定展開具體研究的原因所在。

1 聲發射檢測過程

1.1 檢測對象

本文選擇了超純液氨罐式集裝箱作為研究對象，其容積為24.1mm3、設計壓力2.2MPa、壁厚20mm、材質為16MnDR。

1.2 儀器參數設定

圖1為傳感器布置示意圖，表1為聲發射儀器參數設定，檢測采用的儀器為美國進口的SAMOS型48通道聲發射儀、DP15I型號的傳感器，檢測采用密布傳感器逐點監測定位缺陷的聲發射檢測方法[1]。

圖1 傳感器布置示意圖

表1 聲發射儀器參數設定

1.3 氣密性試驗加載過程

由于本文所采用的聲發射檢測無法實現兩次加載循環，因此檢測無法進行缺陷源的定量等級評價，這與聲發射檢測應用中第二次加載循環的復驗屬性存在著直接聯系，圖2對超純液氨罐式集裝箱聲發射檢測氣密性試驗載荷曲線進行了直觀展示，結合該圖可以清楚的發現聲發射檢測應用中的四個加載階段。

圖2 聲發射檢測的四個加載階段載荷曲線

2 數據分析

超純液氨罐式集裝箱聲發射檢測前三個加載階段未出現異常，但在第四個加載階段壓力臨近2.2MPa時，大量的聲發射信號集中現象出現在3號通道，這一情況貫穿于2.2MPa保壓階段。

2.1 幅值分析

在對第四個加載階段傳感器幅值進行的分析中，筆者發現多數處于60dB以下的幅值并不是很高，且該幅值信號具備活性強和瞬時特征，由此說明3號通道處存在異常聲發射源[2]。

2.2 波形分析

在筆者任選突發型聲發射聚集信號開展的分析中發現，該信號屬于典型的沖擊波，這就可以判斷其中無信號波形混入且信號指向性明確，同時該選取信號波形特征的能量為1/10uv.s、持續時間33ms、中心頻率268kHz。

2.3 能量分析

在對全過程能量進行的分析中，3號通道的能量圖直觀展示了2.2MPa保壓過程的信號能量多數情況下集中處于較低區域，這一能量分析與上文開展額幅值分析存在極大不同，考慮到這一過程基本上不存在高能量信號，金屬內部缺陷的可能基本被排除。

2.4 數據濾波處理

在對采集到聲發射信號進行的后期濾波處理中，筆者選擇了能量≤1的信號作為處理對象，由此對2.2MPa保壓過程幅值信號開展了更加深入分析，最終確定了異常聲發射信號為外界噪聲，由此便從信號層面排除了超純液氨罐式集裝箱本體存在活性缺陷。

3 缺陷評定分析

雖然上文提到的超純液氨罐式集裝箱聲發射檢測最終將出現的異常聲發射信號確定為外界噪聲，但假設噪聲濾波處理后發現幅值信號的大量瞬時能量集中現象仍然存在，且信號能量的大小與正常金屬缺陷存在一個數量級的差距，但由于其按照行業規定仍舊屬于強活性缺陷信號，這就使得超純液氨罐式集裝箱必須應用其他方法進行復查，而如果采用射線開展的復查結果為Ⅰ級片，這種情況下如何判斷超純液氨罐式集裝箱的安全性。由此可見，如果出現上述假設情況，本文認為這是由于壓力容器的評判標準與聲發射檢測標準存在交叉區域，這就使得一些小缺陷未被納入評定，但活性較高的缺陷往往現快速增加趨勢，因此超純液氨罐式集裝箱應視作不合格的壓力容器，且必須進行缺陷修復。

4 結語

綜上分析可知，聲發射檢測能夠較好服務于液氨罐式集裝箱，而結合聲發射檢測假設開展的缺陷評定分析，則證明了研究的學術價值。

[1]張海峰,王建偉,李東陽.基于小波包熵的天然氣管道閥門內漏分析方法[J].油氣儲運,,：1-6.

[2]李寧,莫宏,梅盛開.光纖光柵聲發射檢測新技術用于軸承狀態監測的研究[J].振動與沖擊,2015,3403：172-177.