声发射技术在压力容器检验中的应用探讨

宋永翔，陈有强，关雨，贺焕婷

（青海油田监督监理公司特种设备检验所，甘肃 酒泉 736202）

现代工业向着更好的方向发展和前进，压力容器在其中扮演着重要“角色”，但是如果压力容器出现介质泄漏问题，那么极有可能会影响工作人员的生命安全，更是会对自然环境带来非常严重的影响与污染。工作人员需要针对压力容器的质量检验加强关注与重视，将声发射技术加入压力容器检验过程中。此项技术在提高检验水平和效率等多个方面起到了重要的作用，也是相关工作人员最得力的“助手”，保证压力容器在应用的过程中可以更加安全，满足现代工艺生产过程中所提出的要求。基于此，本文主要对声发射技术在压力容器检验中的应用展开了深入的探讨。

1 声发射历史回顾

早在20 世纪50 年代左右，德国某研究所针对声发射技术进行认真研究，经过相关工作人员的观察，发现在变形的过程中铜、锌、铅、金属合金等部位都会发生声发射的现象，所以将声发射技术第一次加入压力容器检验过程中，至今为止，基于声发射技术的检验压力容器已经有50 多年的历史。北美、欧洲等国家都在广泛应用声发射技术，对于使用过程中的压力容器进行专业的检验。

20 世纪70 年代左右，声热技术被引进我国。在我国，最早采用声发热技术对压力容器检验的单位是合肥通用机械研究所。我国特种设备检验研究中心、冶金部武汉安全延保研究院以及大庆石油学院，不仅对压力容器声发射技术进行了大力使用，并加大了研究的力度。国家质量监督检疫检验总局颁布《特种设备检验检测机构管理规定》以及《特种设备检验检测人员考核与监督管理规定》，由此可以看出，声发射技术在压力容器检验过程中，已经成了使用最频繁的无损检测方法。

2 压力容器的危险分析

众所周知，在化工企业、炼油企业中，都可以看到压力容器“身影”。另外，在农药、医药、有机合成等多领域压力容器的使用范围也越来越大。在正常的情况下，压力容器会被用来储存气体和液体的物质，这些物质都有一个共同的特点，那就是容易出现易燃、易爆问题，而且腐蚀性特点尤为明显，极有可能会导致压力容器应用期间出现严重危险。首先，压力容器在其使用的过程中，自身所承受的压力极大，如果并没有将压力标准值控制在合理的范围中，那么出现爆炸危险的可能性就会增加。其次，容器内部的介质是导致压力容器出现危险的主要因素，介质泄漏或者是爆炸问题发生时，这些自身存在易燃、易爆、有毒、有害、具有腐蚀性特点的物质，必然会对人们的身体健康等多个方面带来非常严重的影响，更是会污染大气环境。特别是在压力容器爆炸后，容器内部的物质会快速散发出来， 也会产生较大的内能，较大的冲击波对专业设备以及现场工作的一线人员必然会产生非常严重的伤害。因此，在生产过程中，需要以主动、积极的态度展开压力容器的检验工作，为工作人员营造出更加安全的工作环境。

3 声发射技术的主要原理

受到外力或者是内力所带来的影响，基础材料以及主要结构必然会出现开裂或者是变形等问题，以瞬时弹性波的特点，将应变能全部释放出来，这种现象就是声发射现象。瞬时释放的应变能力达到一定的级别，人的耳朵就能够迅速捕捉其声音，许多材料发生形变或者是开裂时，都有声发射现象的出现。但不可否认的是，这些弹性波能量强度很低，如果使用一般的设备是没有办法捕捉到的，因此，需要应用更加精确、先进的仪器才能够检测出来。将传统的静态无损检测技术与声发射检测技术进行比较，发现二者之间的差异还是很大的，后者是一种动态的无损检测技术。如果裂纹等问题处在静止状态，没有任何变化或者是进一步发展，那么弹性能量便不会发射出来。图1 是声发射技术的原理图。

图1 声发射技术的原理图

4 声发射技术使用状况分析

随着时间的不断推移，声发射技术现状更加正规的方向所发展和前进，并且已经在多个领域和行业中受到重视与应用。此项技术获得更好的发展，促进科学技术快速更新，大幅度提高质量检测的水平。特别是在石油加工行业以及航天航空领域，所呈现出来的工作效果特别明显。此项技术还能够推进社会生产力快速的发展，提高人们的生活水平，助力国民生产总值快速的提升。另外，工作人员还需要针对声发射技术在使用期间所存在的问题进行认真思考，并且以科学的方法，解决问题，从而满足社会发展过程中所提出来的要求。还需加大此项技术研究的力度，汇集各领域、各行业所提出来的要求，确保声发射技术在其使用的过程中有极强的针对性，在每个领域中都能够将自己的作用全部发挥出来。

5 声发射技术优势

通过对声发射技术进行仔细的分析，发现其自身包括的较多的优势。（1）声发射技术归属于动态检测技术范围内，主要汇集测试设备所发出来的能量信号。（2）敏感性高是它最具代表性的优势之一。可以全面探测外加应力的缺陷设备存在问题，通过一次测量就可以得到最终的结果，并且保证最终的结果更加真实与准确。（3）检测结果不易受到外界接触所带来的影响，即使将此项技术加入恶劣环境检测过程中，也能够呈现出更好的效果，而且还可以降低检测中恶劣环境对检测工作人员身体所带来的伤害。（4）针对压力容器进行检测，无须设备停止工作，设备在正常的运行状态下即可接受检验，而且最终的检测结果准确性高。（5）在应用此项技术进行压力容器耐压试验的过程中，可以预防设备出现的位置问题，确保操作无任何的危险。（6）对被检测设备的具体形状并未提出更多要求。

声发射技术的主要特点包括：首先，机械噪音对最终检测结果并不会产生不利影响，数据在其处理阶段需要由工作经验丰富的现场检验工作人员完成。其次，虽然声发射技术自身有非常明显的优势，但是也有问题的存在，即无法以独立的方式完成对问题性质和规格等多项内容的确定，需要相关检测技术给予帮助。

6 声发射技术在压力容器检验中的应用方法

6.1 判断压力容器是否出现问题

（1）以预先的方式，针对压力容器做好停产倒空准备，不开罐状态下，展开耐压力检测，并以此作为基础进行声发射检验。结合声发射最终的检验结果，将活性声发射源部件明确。（2）确保各项无损检测技术能够真正地落到实处，并且呈现出更好的检验结果。在应用目测检测方法以及超声波技术期间，而且如果压力容器中存在活性缺陷，在将干扰声排除后，将其快速、准确找到。（3）严格按照相关要求进入检验过程中，不仅需要进行宏观检测，还需针对压力容器壁厚是否完全符合相关标准进行认真检查，加大评定的力度，围绕声发射技术的周围，及时发现压力容器所存在的问题。（4）压力容器检验工作结束后，并不代表着此项工作已正式完成，还需要进行气密试验以及展开第二次耐压力试验，结合各方面所汇集的数据得出最终的结果，并形成检验报告评定，其受检压力容器此方面评定出安全等级。总之，检验工作展开期间，工作人员需要针对声发射技术进行认真的研究以及科学应用，确保检验工作可以更加的顺利，大幅度提高自己的检验工作水平，防止出现检验成本增加等问题。

6.2 声发射技术在线检验方法

经过认真分析和调查后发现，一些企业单位在压力容器运行的过程中，并没有办法确保压力容器质量在健康状态中运行，极有可能会增加停产接受检验的可能，因此，还需要合理应用声发射技术，针对压力容器展开在线监测。工作人员需要将自己关注的重点放在即将到检验期的压力容器上。首先，针对压力窗口的工作压力进行分析，之后科学地调整，主要的调整方向为生产工艺允许的最高工作压力，将其提高至允许的最高范围之内。其次，通过声发热检验技术的科学使用，可以汇集反馈信号，之后进行科学整理以及研究。通过对声发射技术的在线检测方法的应用，可以帮助相关工作人员全面了解压力容器的具体使用周期。

7 压力容器中声发射技术应用实例

某企业中的压力容器存放气体介质，压力容器在其使用的过程当中，因为受到多种因素所带来的影响，例如，工作的环境复杂、材料老化问题等，所以出现介质泄漏的情况，给予企业安全生产带来了诸多的影响，更是会威胁到工作人员的生命安全。因此，在保证企业生产不受影响的情况下，应用声发射技术展开压力容器的检验工作，并且将检验工作中存在的问题，进行科学的解决，为企业的安全生产保驾护航。（1）对压力容器外观进行检查，及时发现容器中所存在的裂缝问题，结合裂缝发生的具体位置以及出现的形状，将其分为深埋裂纹、表面裂纹以及穿透裂纹。（2）分析之所以出现裂纹的主要原因。经过研究后发现，长时间的使用以及腐蚀疲劳损伤是导致压力容器损伤的主要因素。（3）企业应用声发射技术展开裂缝的检验，在此环节中，专业工作人员应用更加科学的仪器进入检验工作中，之后在压力容器的周围设置传感器，又采用计算机系统收集信号，再进行转化处理与分析。（4）针对错误在临界裂纹扩展阶段的裂纹进行修复，确保生产的安全。

8 结语

总之，将声发射技术加入压力容器检验过程中，因为此项技术是一项紧随时代发展脚步呈现出来的全新的、无损检测技术，不仅可以进一步提高压力容器检验的水平，而且还不会对压力容器产生影响与破坏，及时发现压力容器中所存在的问题，是相关工作人员最得力的“助手”。此项技术在使用的过程中，实用性极强，但不可否认的是，声发射技术在具体应用过程中，还需要进行经验的总结。另外，相关工作人员还需要真正理解和认识到压力容器使用过程中的危险，科学应用声发射检测技术，全面掌握其作用和优势，大幅度提高声发射技术使用的水平，保证压力容器真实的使用效果，满足工业企业生产过程中所提出来的要求，促进我国现代工业生产向着更好的方向发展和前进。