鄭旭

摘 要：為滿足我國經(jīng)濟增長要求，石油、化工等行業(yè)獲得了重要的發(fā)展機遇，而壓力容器作為其中必要的設(shè)備也因此獲得了廣泛應(yīng)用。作為承壓類特種設(shè)備的一種，壓力容器的安全性與可靠性是衡量壓力容器質(zhì)量的關(guān)鍵，因此，聲發(fā)射檢測技術(shù)在壓力容器校驗過程中具有極為重要的作用。鑒于此，文章從聲發(fā)射檢測技術(shù)的基本原理為切入點，對其技術(shù)特點以及其在壓力容器檢測中的應(yīng)用進行詳盡探討，以供專業(yè)人士借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：聲發(fā)射檢測技術(shù)；壓力容器；檢驗應(yīng)用

引言

在化工、石油以及食品等領(lǐng)域均會使用到壓力容器，由此可見，壓力容器作為特種設(shè)備與我國經(jīng)濟以及民生經(jīng)濟的發(fā)展有著極為緊密的聯(lián)系。此外，由于壓力容器使用環(huán)境惡劣，并且其內(nèi)部介質(zhì)具有腐蝕性高、劇毒等特點，所以若壓力容器出現(xiàn)質(zhì)量問題，不僅會破壞環(huán)境，而且會對生命與財產(chǎn)造成難以預估的風險。因此，為提升壓力容器的安全性，使用聲發(fā)射檢測技術(shù)對壓力容器進行檢驗就顯得尤為重要。

1 聲發(fā)射檢測技術(shù)的基本原理

借助耦合在材料外部的壓電陶瓷探頭，將聲發(fā)射源放置在材料內(nèi)部，從而將彈性波轉(zhuǎn)化為電信號，隨后將電信號用相應(yīng)電子設(shè)備放大和處理，待其特性化后便可對信號進行記錄與顯示，最終得出材料內(nèi)部聲發(fā)射源的特征參數(shù)與波形圖，整個流程便是聲發(fā)射檢測技術(shù)的基本原理。材料內(nèi)部是否存在缺陷可以通過分析檢測過程中聲發(fā)射儀器獲得的各種特征參數(shù)與波形分析出來。若聲發(fā)射檢測系統(tǒng)為多通道，材料內(nèi)部的具體缺陷位置便可以分析出來。因此，聲發(fā)射檢測技術(shù)可以定義為用儀器探測、記錄聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(fā)射源的技術(shù)。作為一項動態(tài)無損檢測措施，聲發(fā)射技術(shù)可以與射線、超聲、磁粉以及滲透等無損檢測區(qū)分開來，屬于比較前沿的一項無損檢測新技術(shù)。

2 聲發(fā)射檢測技術(shù)的特點

在鋼制壓力容器的無損檢測措施中，聲發(fā)射技術(shù)由于可以動態(tài)檢測活動性缺陷，所以其已經(jīng)成為目前最為重要的檢測措施。其中，聲發(fā)射技術(shù)與其他傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)相比，其具有以下特點：

（1）由于聲發(fā)射檢測方式為動態(tài)檢測，所以被測物體是聲發(fā)射探測到的能量主要來源。

（2）聲發(fā)射檢測技術(shù)可以準確的判斷線性缺陷，所以在外加結(jié)構(gòu)的應(yīng)力下，聲發(fā)射檢測方法可以對結(jié)構(gòu)中的缺陷情況準確判斷。

（3）聲發(fā)射試驗可以對整個結(jié)構(gòu)中的缺陷加以探測以及評價。

（4）隨著時間、溫度以及載荷等外界條件的變化，聲發(fā)射檢測可以以此變量提供出相應(yīng)的連續(xù)信息，從而使其適用于預報早期或臨近破壞預報和工業(yè)過程在線監(jiān)控。

（5）聲發(fā)射檢測對被檢件無特殊要求，可在毒性高、核輻射以及高溫等特殊環(huán)境下完成檢測工作。

（6）聲發(fā)射檢測允許設(shè)備可以在線檢測，不需要停產(chǎn)或縮短檢測的停產(chǎn)時間。

（7）聲發(fā)射檢測技術(shù)可以避免由于連續(xù)缺陷而引發(fā)的系統(tǒng)災(zāi)難性失效以及無需設(shè)定系統(tǒng)的最高壓力。因此，聲發(fā)射檢測技術(shù)與其它傳統(tǒng)檢測措施相比有著更好的適用性以及科學性。然而，聲發(fā)射檢測技術(shù)與其他常規(guī)無損檢測一樣存在著局限性，需要彼此進行補充。

主要原因為：

（1）外部信號的干擾極易影響聲發(fā)射檢測的準確性，因此在進行聲發(fā)射檢測前需要對噪聲信號進行分析與屏蔽。

（2）加載合適的程序是聲發(fā)射檢測的必要條件，加載工作需根據(jù)實際情況進行特別準備。

（3）聲發(fā)射檢測只可判斷聲發(fā)射源內(nèi)部缺陷的大小與性質(zhì)，難以精準判斷聲發(fā)射源的強度、位置與活性。

3 聲發(fā)射檢測技術(shù)在壓力容器檢驗中的應(yīng)用

在檢驗壓力容器過程中，聲發(fā)射檢測技術(shù)由于其所具有的優(yōu)越性，使得其在壓力容器檢測領(lǐng)域有著不可或缺的作用，下面將對此進行細致闡述。

3.1 聲發(fā)射技術(shù)在化工壓力容器定期檢驗中的應(yīng)用

當拉伸試件時，當材料的塑性變形區(qū)域與該拉伸應(yīng)力相一致后，最大化的增加聲發(fā)射的發(fā)射率，待其處于最大值后便會慢慢減小。通常來講，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因主要是因為材料的位錯移動。與此同時，當裂紋或其他缺陷存在于被檢壓力容器時，應(yīng)力集中于裂紋頂端，從而導致缺陷部位進行塑性變形區(qū)域的時間早于非缺陷部位，從而缺陷部位會先將聲發(fā)射信號發(fā)射出去。因此，我們可以根據(jù)此類現(xiàn)象提早發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)部的缺陷情況。此外，在不斷卸載以及加壓材料后發(fā)現(xiàn)，當材料受到一定載荷力后，待其卸去荷載前，使其產(chǎn)生聲發(fā)射信號，當二次加載值小于第一次加載前的這個時間內(nèi)是無任何聲發(fā)射信號生成的。因此，“凱賽爾效應(yīng)”是一不可逆過程。鑒于此，當壓力容器做完水壓試驗后，當有要求進行二次水壓時，如果水壓壓力小于設(shè)備工作狀態(tài)下的最高壓力，則聲發(fā)射信號是不會發(fā)出的，所以有檢測疏漏情況的發(fā)生。因此，為避免漏檢的情況的發(fā)生，需要壓力容器的設(shè)計壓力應(yīng)小于加載試驗的壓力。此外，在長時間使用壓力容器后，會存在一些難以避免的腐蝕裂紋以及疲勞裂紋情況，所以聲發(fā)射信號不會在壓力低的情況下出現(xiàn)。因此，聲發(fā)射檢測技術(shù)可以在對壓力容器的常規(guī)水壓試驗中采用，以便檢查其是否存在裂紋的擴展信號。

3.2 聲發(fā)射技術(shù)在核電站壓力容器中的應(yīng)用

隨著世界各國對保護生態(tài)環(huán)境的意識加強以及迎合能源大量需求的要求，核電站正成為未來能源領(lǐng)域的發(fā)展核心。然而，核電站對安全性有著更為嚴格的要求，若有安全事故發(fā)生，所造成的災(zāi)難性后果將會是難以想象的。因此，反應(yīng)堆中壓力容器的可靠性與安全性將會是未來核電站所應(yīng)注意的問題。采用聲發(fā)射在線監(jiān)控系統(tǒng)可以實時評價與檢測核反應(yīng)堆中的壓力容器。

其中，聲發(fā)射檢測在以下幾方面得以體現(xiàn)：

（1）監(jiān)測核壓力容器及回路系統(tǒng)的水壓試驗。

（2）監(jiān)測定期檢修后的水壓試驗。

（3）監(jiān)測放射性物質(zhì)的泄露。

（4）監(jiān)測緊急事故下的對熱沖擊。

（5）在線實時監(jiān)測其他關(guān)鍵位置。

核反應(yīng)堆壓力容器的運行情況可根據(jù)聲發(fā)射監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整體分析與評估，從而第一時間防止嚴重事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語

聲發(fā)射檢測是無損檢測的新技術(shù)，作為在役壓力容器定期檢驗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)射檢測這一方法更廣泛地應(yīng)用到我們的檢驗工作中，以提高檢驗、檢測水平及效率，確保設(shè)備的安全和正常運行。隨著工藝技術(shù)發(fā)展，結(jié)構(gòu)復雜、運行條件苛刻的壓力容器將會越來越多，這對檢測技術(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，開展聲發(fā)射檢測技術(shù)在壓力容器檢測中的應(yīng)用研究已經(jīng)成為一種勢在必行的趨勢。

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