声发射技术在大型压力容器检验中的应用研究

张松彬

摘要：随着我国社会经济的不断发展，液化气及天然气的需求量日益增加，大型压力容器储罐遂渐增加，对它的安全性的要求也日趋严格，焊接技术作为大型压力容器施工的关键技术，直接关系到工程质量、施工效率、施工成本以及容器运行期间的安全可靠性。如何发现并消除裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷，最大限度的保证焊接质量、保障容器的安全运行，同时尽可能不对容器造成破坏性影响，是大型压力容器设计、制造、安装、使用、检验检测始终关心的问题。鉴于此，本文主要分析探讨了声发射技术在大型压力容器检验检测中的应用情况，以供參阅。

关键词：声发射技术;大型压力容器;检验;应用

1压力容器的检验检测

压力容器检验检测的目的就是防止压力容器失效事故，特别是危害最严重的破裂及至爆炸事故的发生，因此在某种程度上可以说，压力容器检验检测的实质就是失效的预测和预防。检验检测是压力容器安全管理的重要环节。按工作性质，压力容器检验可分为产品安全质量监督检验和在用检验两大类。安全质量监督检验的任务是保证压力容器产品质量。产品质量是安全的基础，是保证压力容器安全投入运行、发挥经济效益的先决条件。压力容器产品质量的任何失控都可能产生安全隐患和发生事故，给使用管理带来麻烦，甚至导致容器过早失效和报废。在用检验是指压力容器使用期间的定期检验，它是保证设备长期运行和安全生产的有力措施。通过定期检验，及时发现使用中压力容器的新生缺陷，根据检验、检测结果确定其安全状况等级，检验结论为符合要求，可以继续使用;检验结论为基本符合要求，有条件的监控使用;检验结论为不符合要求，不得继续使用。为了确保压力容器安全运行，压力容器定期检验的周期一般为3～6年。按《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21-2016规定，在用压力容器定期检验的周期最长为6年。在用压力容器检验的重点是压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素影响而产生的裂纹、腐蚀、冲蚀、应力腐蚀开裂、疲劳开裂及材料劣化等缺陷，因此除宏观检查外需采用多种无损检测方法。压力容器的检测基本在其安装使用现场进行，检测条件受到限制，因此采用的无损检测技术应适用于现场应用，仪器均为便携式。

2声发射检测技术的特点

声发射技术已成为金属压力容器的重要无损检测方法之一，由于该方法能对活动性缺陷进行动态检测，因此在压力容器水压试验过程中经常用该技术进行监测。与其它常规无损检测方法相比，声发射检测技术的主要优点如下：（1）声发射是一种动态检测方法，声发射探测到的能量来自被测试物体本身;（2）声发射检测方法对线性缺陷较敏感，它能探测到在外加结构应力下这些缺陷的活动情况;（3）在一次试验过程中，声发射检测能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态;（4）可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报;（5）对被检件的接近要求不高，适用于其他方法难于接近环境下的检测，如高温、核辐射、极毒等环境。（6）声发射检测方法可以缩短检测的停产时间或者不需要停产，可以进行设备的在线检测;（7）声发射检测方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作压力。由此可见，与其它的常规检测手段相比，声发射技术有着更好的科学性和更高的实用性。但是同其他无损检测方法一样，声发射检测同样具有一定的局限性，它依然需要其它无损检测方法进行补充。主要原因是：（1）声发射检测容易受到外部噪声信号的干扰，因此对噪声信号的屏蔽和分析成为我们检测的前提。（2）声发射检测时一般需要适当的加载程序，有时还需要特别准备加载工作。（3）声发射检测目前只能给出声发射源的部位、活性和强度，不能给出声发射源内缺陷的性质和大小。

3声发射检测技术在大型压力容器检验中的应用

声发射技术作为一种无损检测技术，主要利用被检测材料本身受载而出现损伤裂纹时会释放应力应变波的原理来进行仪器探伤，声发射技术检测压力容器时，只要让压力容器处在轻微负载状态即可进行检测。声发射技术检测时由多通道换能器接收受压部件受载时，材料内部缺陷因屈服、开裂、裂纹扩展等强烈变形现象所发出的声波信号（应力波或能量波），从而对这些信号进行采集、处理、分析，以得到产生声发射信号缺陷的情况参数，如应力波幅度大小、次数或个数的多少、应力波缺陷源的部位、出现应力波的载荷等，从而达到缺陷评定的目的。目前，声发射技术主要应用于压力容器定期检验中，通常采用水压试验声发射检测来探知容器中的动态缺陷，同时能够根据仪器分析所得的数据来确定损伤等级，从而为采取补救措施提供依据。在压力容器的实际检测中，许多此类设备由于生产需求不能够中断运行在接受检测，从这一方面考虑，许多压力容器的检测手段都受到了限制，而声发射技术能够对压力容器进行在线检测，只需要对工作介质进行升压加载即可。在经济效益的综合考量上，声发射技术可以在不影响生产的基础上完成压力容器的检测，同时又可以保证压力容器的安全使用。在新制造的容器水压试验中，声发射技术也能够提供很好的技术支持。声发射技术在新制造容器的完整性和危险性方面能够给出可靠的决策性数据，这些数据也可以是判断次品和良品的直接参数。

4结束语

声发射检测是无损检测的新技术，已列入《承压设备无损检测》NB/T47013-2015标准中，作为在役压力容器定期检验的一种主要方法是非常有效和完全可行的。我们应该大力推广这一高新技术，使声发射检测这一方法更广泛地应用到我们的检验检测工作中，以提高检验检测水平及效率，确保设备的安全和正常运行。随着工艺技术发展，结构复杂、运行条件苛刻的大型压力容器将会越来越多，这对检测技术和水平必然提出更高的要求，为适应这一快速发展的需要，开展声发射检测技术在大型压力容器检测中的应用研究已经成为一种势在必行的趋势。

参考文献：

[1]高颜铭.声发射技术在大型压力容器检验中的应用研究[J].消费导刊.2018（37）.

[2]朱玉明.声发射技术在大型压力容器检验中的应用研究[D].南京林业大学.2006.

[3]崔卫东，焦昌峰，高庆伟.声发射检测技术在压力容器检验中的应用[J].广州化工.2012（02）.

（作者单位：牡丹江市特种设备检验研究所）