聲發(fā)射技術(shù)在大型壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究

張松彬

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，液化氣及天然氣的需求量日益增加，大型壓力容器儲(chǔ)罐遂漸增加，對(duì)它的安全性的要求也日趨嚴(yán)格，焊接技術(shù)作為大型壓力容器施工的關(guān)鍵技術(shù)，直接關(guān)系到工程質(zhì)量、施工效率、施工成本以及容器運(yùn)行期間的安全可靠性。如何發(fā)現(xiàn)并消除裂紋、夾渣、氣孔等焊接缺陷，最大限度的保證焊接質(zhì)量、保障容器的安全運(yùn)行，同時(shí)盡可能不對(duì)容器造成破壞性影響，是大型壓力容器設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)檢測(cè)始終關(guān)心的問(wèn)題。鑒于此，本文主要分析探討了聲發(fā)射技術(shù)在大型壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè)中的應(yīng)用情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：聲發(fā)射技術(shù);大型壓力容器;檢驗(yàn);應(yīng)用

1壓力容器的檢驗(yàn)檢測(cè)

壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè)的目的就是防止壓力容器失效事故，特別是危害最嚴(yán)重的破裂及至爆炸事故的發(fā)生，因此在某種程度上可以說(shuō)，壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè)的實(shí)質(zhì)就是失效的預(yù)測(cè)和預(yù)防。檢驗(yàn)檢測(cè)是壓力容器安全管理的重要環(huán)節(jié)。按工作性質(zhì)，壓力容器檢驗(yàn)可分為產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)和在用檢驗(yàn)兩大類(lèi)。安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)的任務(wù)是保證壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量是安全的基礎(chǔ)，是保證壓力容器安全投入運(yùn)行、發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益的先決條件。壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量的任何失控都可能產(chǎn)生安全隱患和發(fā)生事故，給使用管理帶來(lái)麻煩，甚至導(dǎo)致容器過(guò)早失效和報(bào)廢。在用檢驗(yàn)是指壓力容器使用期間的定期檢驗(yàn)，它是保證設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行和安全生產(chǎn)的有力措施。通過(guò)定期檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)使用中壓力容器的新生缺陷，根據(jù)檢驗(yàn)、檢測(cè)結(jié)果確定其安全狀況等級(jí)，檢驗(yàn)結(jié)論為符合要求，可以繼續(xù)使用;檢驗(yàn)結(jié)論為基本符合要求，有條件的監(jiān)控使用;檢驗(yàn)結(jié)論為不符合要求，不得繼續(xù)使用。為了確保壓力容器安全運(yùn)行，壓力容器定期檢驗(yàn)的周期一般為3～6年。按《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG 21-2016規(guī)定，在用壓力容器定期檢驗(yàn)的周期最長(zhǎng)為6年。在用壓力容器檢驗(yàn)的重點(diǎn)是壓力容器在運(yùn)行過(guò)程中受介質(zhì)、壓力和溫度等因素影響而產(chǎn)生的裂紋、腐蝕、沖蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、疲勞開(kāi)裂及材料劣化等缺陷，因此除宏觀檢查外需采用多種無(wú)損檢測(cè)方法。壓力容器的檢測(cè)基本在其安裝使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，檢測(cè)條件受到限制，因此采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，儀器均為便攜式。

2聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

聲發(fā)射技術(shù)已成為金屬壓力容器的重要無(wú)損檢測(cè)方法之一，由于該方法能對(duì)活動(dòng)性缺陷進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，因此在壓力容器水壓試驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常用該技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。與其它常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法相比，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）聲發(fā)射是一種動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法，聲發(fā)射探測(cè)到的能量來(lái)自被測(cè)試物體本身;（2）聲發(fā)射檢測(cè)方法對(duì)線(xiàn)性缺陷較敏感，它能探測(cè)到在外加結(jié)構(gòu)應(yīng)力下這些缺陷的活動(dòng)情況;（3）在一次試驗(yàn)過(guò)程中，聲發(fā)射檢測(cè)能夠整體探測(cè)和評(píng)價(jià)整個(gè)結(jié)構(gòu)中缺陷的狀態(tài);（4）可提供缺陷隨載荷、時(shí)間、溫度等外變量而變化的實(shí)時(shí)或連續(xù)信息，適用于工業(yè)過(guò)程在線(xiàn)監(jiān)控及早期或臨近破壞預(yù)報(bào);（5）對(duì)被檢件的接近要求不高，適用于其他方法難于接近環(huán)境下的檢測(cè)，如高溫、核輻射、極毒等環(huán)境。（6）聲發(fā)射檢測(cè)方法可以縮短檢測(cè)的停產(chǎn)時(shí)間或者不需要停產(chǎn)，可以進(jìn)行設(shè)備的在線(xiàn)檢測(cè);（7）聲發(fā)射檢測(cè)方法可以預(yù)防由未知不連續(xù)缺陷引起系統(tǒng)的災(zāi)難性失效和限定系統(tǒng)的最高工作壓力。由此可見(jiàn)，與其它的常規(guī)檢測(cè)手段相比，聲發(fā)射技術(shù)有著更好的科學(xué)性和更高的實(shí)用性。但是同其他無(wú)損檢測(cè)方法一樣，聲發(fā)射檢測(cè)同樣具有一定的局限性，它依然需要其它無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行補(bǔ)充。主要原因是：（1）聲發(fā)射檢測(cè)容易受到外部噪聲信號(hào)的干擾，因此對(duì)噪聲信號(hào)的屏蔽和分析成為我們檢測(cè)的前提。（2）聲發(fā)射檢測(cè)時(shí)一般需要適當(dāng)?shù)募虞d程序，有時(shí)還需要特別準(zhǔn)備加載工作。（3）聲發(fā)射檢測(cè)目前只能給出聲發(fā)射源的部位、活性和強(qiáng)度，不能給出聲發(fā)射源內(nèi)缺陷的性質(zhì)和大小。

3聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在大型壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用

聲發(fā)射技術(shù)作為一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，主要利用被檢測(cè)材料本身受載而出現(xiàn)損傷裂紋時(shí)會(huì)釋放應(yīng)力應(yīng)變波的原理來(lái)進(jìn)行儀器探傷，聲發(fā)射技術(shù)檢測(cè)壓力容器時(shí)，只要讓壓力容器處在輕微負(fù)載狀態(tài)即可進(jìn)行檢測(cè)。聲發(fā)射技術(shù)檢測(cè)時(shí)由多通道換能器接收受壓部件受載時(shí)，材料內(nèi)部缺陷因屈服、開(kāi)裂、裂紋擴(kuò)展等強(qiáng)烈變形現(xiàn)象所發(fā)出的聲波信號(hào)（應(yīng)力波或能量波），從而對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行采集、處理、分析，以得到產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)缺陷的情況參數(shù)，如應(yīng)力波幅度大小、次數(shù)或個(gè)數(shù)的多少、應(yīng)力波缺陷源的部位、出現(xiàn)應(yīng)力波的載荷等，從而達(dá)到缺陷評(píng)定的目的。目前，聲發(fā)射技術(shù)主要應(yīng)用于壓力容器定期檢驗(yàn)中，通常采用水壓試驗(yàn)聲發(fā)射檢測(cè)來(lái)探知容器中的動(dòng)態(tài)缺陷，同時(shí)能夠根據(jù)儀器分析所得的數(shù)據(jù)來(lái)確定損傷等級(jí)，從而為采取補(bǔ)救措施提供依據(jù)。在壓力容器的實(shí)際檢測(cè)中，許多此類(lèi)設(shè)備由于生產(chǎn)需求不能夠中斷運(yùn)行在接受檢測(cè)，從這一方面考慮，許多壓力容器的檢測(cè)手段都受到了限制，而聲發(fā)射技術(shù)能夠?qū)毫θ萜鬟M(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，只需要對(duì)工作介質(zhì)進(jìn)行升壓加載即可。在經(jīng)濟(jì)效益的綜合考量上，聲發(fā)射技術(shù)可以在不影響生產(chǎn)的基礎(chǔ)上完成壓力容器的檢測(cè)，同時(shí)又可以保證壓力容器的安全使用。在新制造的容器水壓試驗(yàn)中，聲發(fā)射技術(shù)也能夠提供很好的技術(shù)支持。聲發(fā)射技術(shù)在新制造容器的完整性和危險(xiǎn)性方面能夠給出可靠的決策性數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也可以是判斷次品和良品的直接參數(shù)。

4結(jié)束語(yǔ)

聲發(fā)射檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)的新技術(shù)，已列入《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》NB/T47013-2015標(biāo)準(zhǔn)中，作為在役壓力容器定期檢驗(yàn)的一種主要方法是非常有效和完全可行的。我們應(yīng)該大力推廣這一高新技術(shù)，使聲發(fā)射檢測(cè)這一方法更廣泛地應(yīng)用到我們的檢驗(yàn)檢測(cè)工作中，以提高檢驗(yàn)檢測(cè)水平及效率，確保設(shè)備的安全和正常運(yùn)行。隨著工藝技術(shù)發(fā)展，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行條件苛刻的大型壓力容器將會(huì)越來(lái)越多，這對(duì)檢測(cè)技術(shù)和水平必然提出更高的要求，為適應(yīng)這一快速發(fā)展的需要，開(kāi)展聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在大型壓力容器檢測(cè)中的應(yīng)用研究已經(jīng)成為一種勢(shì)在必行的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]高顏銘.聲發(fā)射技術(shù)在大型壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究[J].消費(fèi)導(dǎo)刊.2018（37）.

[2]朱玉明.聲發(fā)射技術(shù)在大型壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究[D].南京林業(yè)大學(xué).2006.

[3]崔衛(wèi)東，焦昌峰，高慶偉.聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].廣州化工.2012（02）.

（作者單位：牡丹江市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所）