徐書婷

四平市特種設(shè)備檢驗(yàn)中心

聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器安全運(yùn)行中的應(yīng)用

徐書婷

四平市特種設(shè)備檢驗(yàn)中心

隨著科技的不斷進(jìn)步，工業(yè)越來(lái)越發(fā)達(dá)，常規(guī)的無(wú)損檢測(cè)已經(jīng)不能完全滿足于檢測(cè)的需要，必須不斷的加入新的檢測(cè)手段來(lái)補(bǔ)充，而在壓力容器檢驗(yàn)中也將不斷的加入各種新型的檢測(cè)方法，國(guó)家為了推進(jìn)新的檢測(cè)技術(shù)也各種標(biāo)準(zhǔn)中加入了一些新型的檢測(cè)方法。目前國(guó)內(nèi)正在大力的發(fā)展聲發(fā)射檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備性能在不斷的提高，技術(shù)也不斷在進(jìn)步，隨著聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，將會(huì)成為壓力容器必不可少的檢測(cè)方法。本文就聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

聲發(fā)技術(shù)；壓力容器；運(yùn)行；應(yīng)用

1 前言

一般而言，在零部件或材料因外力的作用而產(chǎn)生斷裂、變形或其自身的內(nèi)部應(yīng)力超出了屈服的極限而處于塑性變形的不可逆階段時(shí)，它們的應(yīng)變能會(huì)通過瞬間彈性波的形式進(jìn)行釋放，此類現(xiàn)象通常被稱作聲發(fā)射或應(yīng)力波的發(fā)射。此外，零部件或材料因自身的缺陷出現(xiàn)狀態(tài)的改變而自動(dòng)產(chǎn)生瞬間的彈性波現(xiàn)象也可稱為聲發(fā)射。

2 聲發(fā)射原理

材料受到拉應(yīng)力或者壓應(yīng)力的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生變形或開裂，并以彈性波的形式釋放應(yīng)變能，這就是聲發(fā)射。用儀器檢測(cè)、記錄和分析聲發(fā)射推斷出聲發(fā)射源的性質(zhì)的技術(shù)就是聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)，在壓力容器檢驗(yàn)中對(duì)壓力容器施加載荷，通常是通過加水打壓，在打壓的過程中用聲發(fā)射設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出壓力容器存在的活性缺陷。

3 聲發(fā)射檢測(cè)在壓力容器檢驗(yàn)中的特點(diǎn)

3.1 聲發(fā)射檢測(cè)在壓力容器檢驗(yàn)不足之處

(1)設(shè)備貴，檢測(cè)成本高，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不夠完善。雖然聲發(fā)射設(shè)備在國(guó)內(nèi)很早以前就開始生產(chǎn)，但是技術(shù)還不是很完善，和發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距。目前國(guó)產(chǎn)聲發(fā)射儀器基本上在40萬(wàn)左右，而國(guó)外進(jìn)口的設(shè)備要100多萬(wàn)，這對(duì)于一般的單位來(lái)說是不小的開支，因此國(guó)內(nèi)所用聲發(fā)射設(shè)備很大一部分是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的設(shè)備；而現(xiàn)在的國(guó)產(chǎn)聲發(fā)射設(shè)備性能不是很穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)容易出問題，導(dǎo)致雜波顯示很多給檢測(cè)時(shí)缺陷的判斷帶來(lái)很大的困難，這就需要檢測(cè)人員不但要會(huì)用、會(huì)檢測(cè)還得會(huì)修理很多設(shè)備上的問題，保證設(shè)備能夠完整的做完檢測(cè)工作，這對(duì)檢測(cè)人員的要求無(wú)形之中提高了很大一部分。國(guó)產(chǎn)設(shè)備在檢測(cè)精度方面和國(guó)外先進(jìn)設(shè)備差距較大，主要表現(xiàn)在定位誤差較大，干擾信號(hào)較多，給判斷缺陷性質(zhì)和位置帶來(lái)很大的困難，而且國(guó)內(nèi)還沒有開發(fā)出聲發(fā)射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這就不能更好的判斷缺陷，這在國(guó)外已經(jīng)應(yīng)用很廣泛了；(2)聲發(fā)射檢測(cè)的局限性。聲發(fā)射檢測(cè)不能對(duì)缺陷進(jìn)行定性，這對(duì)于分析缺陷產(chǎn)生的原因帶來(lái)很大的困難，需要借助常規(guī)無(wú)損檢測(cè)來(lái)輔助判斷。聲發(fā)射檢測(cè)中對(duì)環(huán)境和天氣要求較高，下雨天是不能檢測(cè)的，甚至風(fēng)太大也會(huì)影響檢測(cè)，被檢設(shè)備周圍不能有其他會(huì)影響檢測(cè)儀器接收信號(hào)的干擾，特別不能有其他機(jī)械波的干擾。

3.2 聲發(fā)射檢測(cè)在壓力容器檢驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

(1)聲發(fā)射檢測(cè)檢測(cè)檢測(cè)的是活性缺陷，這是目前為止檢測(cè)缺陷是否會(huì)擴(kuò)展及評(píng)價(jià)缺陷危害性的最有效方法，常規(guī)的無(wú)損檢測(cè)只能判斷缺陷的性質(zhì)、種類，不能判斷缺陷是否會(huì)在設(shè)備的使用過程中而擴(kuò)展，而聲發(fā)射檢測(cè)所檢測(cè)的就是會(huì)擴(kuò)展的活性缺陷，這就找出了在設(shè)備運(yùn)行的過程中受壓會(huì)不斷的擴(kuò)張導(dǎo)致泄露，甚至爆炸的安全隱患，從而為使用安全性評(píng)價(jià)提供依據(jù)；(2)由于檢測(cè)的是活性缺陷，可以在線檢驗(yàn)，因此在設(shè)備不方便停機(jī)的情況下可以用聲發(fā)射檢測(cè)取代常規(guī)檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。而且對(duì)于球罐和大型儲(chǔ)罐來(lái)說，由于常規(guī)檢驗(yàn)需要開罐、置換、搭設(shè)腳手架、打磨等工序，需要做的檢測(cè)前準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)，人力、物力、財(cái)力消耗較大，有些準(zhǔn)備工作長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間，不僅成本較高，而且也影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，這給企業(yè)帶來(lái)很大的困難，而用聲發(fā)射檢測(cè)代替常規(guī)無(wú)損檢測(cè)就避免了這些問題，這樣既能保證設(shè)備的檢測(cè)質(zhì)量，也能不影響企業(yè)的正常生產(chǎn)；(3)聲發(fā)射檢測(cè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化記錄檢測(cè)整個(gè)過程，可記錄設(shè)備缺陷隨載荷、溫度、時(shí)間等參數(shù)而變化的實(shí)時(shí)或連續(xù)信息，方便檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，由于可以過程監(jiān)督，因而適用于設(shè)備在運(yùn)行過程中的在線監(jiān)控及早期或臨近破壞預(yù)報(bào)。

4 聲發(fā)射技術(shù)在對(duì)鍋爐內(nèi)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)中的應(yīng)用

在對(duì)鍋爐內(nèi)的壓力容器進(jìn)行檢測(cè)的過程中，無(wú)損檢測(cè)的常規(guī)方法常常只能對(duì)設(shè)備靜態(tài)的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，但鍋爐內(nèi)的壓力容器內(nèi)動(dòng)態(tài)的缺陷才是造成安全隱患的主要因素，常規(guī)的方法已無(wú)法對(duì)此類檢測(cè)需求進(jìn)行滿足。因此，利用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)其材料結(jié)構(gòu)內(nèi)的實(shí)時(shí)缺陷進(jìn)行定位于檢測(cè)，不僅能夠?qū)Y(jié)構(gòu)是否完整進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且還可以對(duì)其部件在加載過程中動(dòng)態(tài)的缺陷信息進(jìn)行收集。

一般來(lái)說，對(duì)壓力容器進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)指的是通過例如磁粉探傷、超聲波探傷、V射線、著色探傷與X射線等方式對(duì)焊縫進(jìn)行全面常規(guī)的無(wú)損檢測(cè)，通常需要以壓力容器內(nèi)全部焊縫的20%為比例進(jìn)行X射線的內(nèi)部探傷，有時(shí)還需要對(duì)全部焊縫進(jìn)行射線或超聲波的無(wú)損常規(guī)探傷，甚至在必要時(shí)還需要對(duì)焊縫存在缺陷的部位作出斷裂力學(xué)的評(píng)定，不僅需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與人力，而且還會(huì)給工作人員帶來(lái)大量的工作壓力。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)在對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)的過程中得到了廣泛應(yīng)用，而且還有許多從事聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用研究單位仍然致力于此類技術(shù)的吸收、消化、研究、引進(jìn)與應(yīng)用推廣，其目的在于通過對(duì)高新技術(shù)的應(yīng)用，以降低壓力容器在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中勞動(dòng)的強(qiáng)度，從而達(dá)到提升檢測(cè)效率與質(zhì)量的目的，以方便為用戶提供更好、更快的服務(wù)。就其檢測(cè)范圍來(lái)說，由于其聲發(fā)射檢測(cè)能夠?qū)z測(cè)區(qū)域進(jìn)行全方位覆蓋，所以此類檢測(cè)技術(shù)對(duì)問題的檢出率不會(huì)受到方向與位置等問題的影響，具有良好的推廣價(jià)值。

[1]戴光.壓力容器安全工程學(xué)[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1995.

[2]劉時(shí)風(fēng).環(huán)節(jié)缺陷聲發(fā)射檢測(cè)信號(hào)譜估計(jì)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別研究[D].北京:清華大學(xué),1996.

[3]劉源.聲發(fā)射技術(shù)在在用壓力容器檢驗(yàn)中應(yīng)用研究的必要性[J].石油化工設(shè)備,2000(2):59～63.

[4]同長(zhǎng)虹.聲發(fā)射診斷在壓力容器在線檢測(cè)中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備,2005(3):47～49.