林文舉，周吉軍

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

聲發(fā)射技術(shù)下氨制冷系統(tǒng)壓力容器在線安全檢測的探究

林文舉，周吉軍

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

受現(xiàn)有冷庫壓力容器的結(jié)構(gòu)和工作特性影響，按照傳統(tǒng)定期檢查方法，必須要先使容器停運(yùn)，并對部分結(jié)構(gòu)拆卸，但部分使用冷庫壓力容器的行業(yè)為保證生產(chǎn)任務(wù)的順利完成，并不允許對其采取強(qiáng)制停機(jī)及拆卸昂貴的保溫層，這就導(dǎo)致冷庫壓力容器定期檢查工作在開展的過程中存在較大的阻力，冷庫壓力容器存在一定的安全隱患。在此背景下，本文針對聲發(fā)射技術(shù)下氨制冷系統(tǒng)壓力容器在線安全檢測展開研究，為達(dá)到打消用戶顧慮的同時(shí)完成定期檢查工作的效果作出努力。

聲發(fā)射技術(shù)；氨制冷系統(tǒng)壓力容器；在線安全檢測

在對氨制冷系統(tǒng)的各類壓力容器進(jìn)行定期檢查時(shí)，除要對其外表面狀況進(jìn)行觀察外，還要對其是否存在缺陷、缺陷存在的原因、缺陷的類型以及缺陷處理后容器性能是否仍然滿足工程實(shí)際需要等方面進(jìn)行判斷，以保證壓力容器使用的連續(xù)性和安全性。聲發(fā)射技術(shù)基礎(chǔ)上的在線安全檢測技術(shù)如果可以順利實(shí)現(xiàn)，可以保證在以上檢查工作順利完成的同時(shí)，避免停機(jī)和拆卸，對提升檢查的效率和檢查的全面性具有積極的作用。

1 聲發(fā)射技術(shù)下氨制冷系統(tǒng)壓力容器在線安全檢測的優(yōu)缺點(diǎn)分析

基于聲發(fā)射技術(shù)基礎(chǔ)上的在線檢測，除可以在容器不停機(jī)的情況下，通過一次檢驗(yàn)對容器整體結(jié)構(gòu)狀況產(chǎn)生較全面的了解，通過連續(xù)檢測實(shí)時(shí)掌握關(guān)鍵結(jié)構(gòu)性能外，在線狀缺陷檢測、環(huán)境耐受性等方面也具有明顯優(yōu)勢，但其通常只能判斷缺陷的位置、強(qiáng)度等，要進(jìn)一步判斷其性質(zhì)需要與其他無損檢測方法結(jié)合應(yīng)用，而且容易受到外界環(huán)境的干擾，受發(fā)射信號(hào)不可逆特性影響，人為失誤導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)丟失的可能性較大。

2 聲發(fā)射技術(shù)下氨制冷系統(tǒng)壓力容器在線安全檢測的實(shí)施過程

在實(shí)施過程中，要盡可能挖掘其優(yōu)勢，規(guī)避其缺陷，為對其實(shí)施過程產(chǎn)生更加全面的了解，筆者以對1臺(tái)設(shè)計(jì)壓力和溫度分別為2.0MPa和50℃的貯氨器進(jìn)行基于聲發(fā)射技術(shù)的在線安全監(jiān)測為例，對其進(jìn)行分析。在實(shí)施在線安全檢測中，選擇PXUT-350B超聲波探傷儀和XX2505射線探傷儀、SAMOS聲發(fā)射檢測儀作為主要設(shè)備，具體操作如下。

2.1 初步檢測過程

（1）布置探頭?？紤]到多通道聲發(fā)射儀檢測立式和臥式的壓力容器時(shí)平面定位效果較理想，而對幾何形狀壓力容器選用三角形定位更適用，所以在對選擇的氨制冷系統(tǒng)壓力容器進(jìn)行檢測時(shí)，將探頭按照平面定位形式布置，其中三道環(huán)縫和環(huán)縫附近分別應(yīng)用6個(gè)和2個(gè)，而端頭分別應(yīng)用1個(gè)。

（2）設(shè)置加壓程序。溫度上下浮動(dòng)會(huì)導(dǎo)致氨制冷系統(tǒng)中的壓力發(fā)生改變，所以在聲射線檢測過程中，有效的控制貯氨器閥門流量并對氨機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)對冷卻空氣和冷凝水流量的調(diào)控，是氨制冷系統(tǒng)中氨的溫度達(dá)到預(yù)期的效果，進(jìn)而改善系統(tǒng)的工作壓力。案例中選擇的貯氨器在近1年內(nèi)工作壓力上限達(dá)到1.85MPa，而近3個(gè)月內(nèi)工作壓力上限為1.5MPa，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以在對其進(jìn)行加載試驗(yàn)的過程中，可以直接選擇1.8MPa作為壓力上限。加壓過程如圖1所示。

圖1 案例氨制冷系統(tǒng)壓力容器加壓程序簡圖

（3）調(diào)試儀器。為保證聲發(fā)射在線檢測中獲得的信息的準(zhǔn)確性與全面性，必須結(jié)合檢測的需要，先對相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。筆者在設(shè)置的過程中，應(yīng)用AEWin聲發(fā)射和采集的相關(guān)軟件時(shí)，將固定門檻值和前放增益值均設(shè)定為40dB,將PDT設(shè)置為1000μs、HDT設(shè)置為2000μs、HLT設(shè)置為20000μs，在設(shè)定的過程中，需要進(jìn)行背景噪聲測試，即啟動(dòng)設(shè)置的探頭并對行列表信息進(jìn)行觀察，從中提取各通道幅值上限。另外，在聲發(fā)射檢測的過程中，要保證各通道的靈敏度均在90dB及其以上，而且偏差在3dB以下，如果在在線檢測的過程中，無法達(dá)到以上要求必須進(jìn)行傳感器耦合，必要的情況下甚至要更換。在對案例貯氨器進(jìn)行檢測時(shí)獲得的各通道靈敏度的整體平均值與各自檢測平均值之間的偏差在2dB以內(nèi)，所以滿足要求。除上述參數(shù)設(shè)置外，衰減值和準(zhǔn)確度也是需要調(diào)整的重點(diǎn)，前者在測量時(shí)通常選擇鉛筆芯折斷信號(hào)為主要測量方法，而且要選擇不連續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行；而后者在校準(zhǔn)的過程中，要保證定位精度在傳感器間距的5%以內(nèi)，在對案例貯氨器進(jìn)行準(zhǔn)確度校準(zhǔn)的過程中，發(fā)現(xiàn)在聲發(fā)射速度在每秒鐘5250m的情況下，其定位誤差一直處于傳感器間距上限的5%以下，滿足要求。

（4）實(shí)施加載。在對案例貯氨器加載過程進(jìn)行聲發(fā)射在線檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)在加載的壓力值在1.5MPa以下的情況下，獲得的聲發(fā)射信號(hào)相對分散；但在加載的壓力值進(jìn)一步提升的情況下，部分區(qū)域開始出現(xiàn)相對集中的聲發(fā)射源，這種集中程度在壓力值達(dá)到1.6MPa的情況下，達(dá)到最高。在加載的壓力值達(dá)到設(shè)定的上限1.8MPa的情況下，如果進(jìn)行持續(xù)30分鐘的保壓，那么原本出現(xiàn)的聲發(fā)射源數(shù)量會(huì)逐漸減少。

（5）檢測獲取數(shù)據(jù)分析。在分析的過程中，首先要結(jié)合GB/T18182-2000的相關(guān)規(guī)定，對獲取的聲發(fā)射源集團(tuán)進(jìn)行級(jí)別的劃分，例如在案例貯氨器檢測中獲取的三個(gè)聲發(fā)射源集團(tuán)中有1個(gè)為D級(jí)，另外兩個(gè)為C級(jí)，由此可以判斷三個(gè)聲發(fā)射源集團(tuán)所在的位置均可能對氨制冷系統(tǒng)壓力容器的安全性產(chǎn)生影響。

2.2 結(jié)合檢測結(jié)果進(jìn)行復(fù)檢

在以上基于聲發(fā)射技術(shù)的在線檢測工作完成后，還要對確定可能影響貯氨器安全性的位置進(jìn)行復(fù)檢，主要完成以下工作：

進(jìn)行超聲波檢測。這主要是為了進(jìn)一步確定氨制冷系統(tǒng)壓力容器內(nèi)部存在的缺陷的規(guī)格、方向等具體的信息，在具體檢測過程中，縱波斜射、雙斜探頭橫波、雙直探頭一次波等均是較常見的方式。在對案例貯氨器進(jìn)行超聲波檢測的過程中，選擇PXUT-350B超聲波儀以及K1和K2斜探頭，并按照外壁雙側(cè)鋸齒形的方式進(jìn)行掃查，在掃查的過程中發(fā)現(xiàn)，在初次在線檢測中發(fā)現(xiàn)的三個(gè)聲發(fā)射源所在位置均出現(xiàn)了較顯著的反射波，而其中存在兩個(gè)發(fā)射波的波幅最為強(qiáng)烈，其發(fā)射波波高分別達(dá)到76dB和60dB、缺陷長度分別達(dá)到了12mm和8mm、深度分別達(dá)到了1.5mm和10mm，即使波幅相對較穩(wěn)定的區(qū)域的波高、長度和深度也分別達(dá)到了55dB、2mm和9.5mm。結(jié)合檢測結(jié)果可以判斷，在案例貯氨器中存在兩個(gè)安全系數(shù)較低的線性裂紋狀的缺陷和1處較靠近結(jié)構(gòu)表面的缺陷。

射線檢測。由于氨制冷系統(tǒng)壓力容器本身并不設(shè)有人孔，所以在判斷其存在缺陷的基礎(chǔ)上，要對其進(jìn)行定性，只能選擇射線探傷的方法，在操作的過程中，利用XX2505射線探傷機(jī)，以雙壁單影的方式進(jìn)行，曝光量為每分鐘15mA。在射線檢測的過程中發(fā)現(xiàn)，其中已經(jīng)確定為線性裂紋狀缺陷的位置裂紋長度分別達(dá)到12mm和8mm，而表面位置缺陷的長度為2mm。

安全評(píng)價(jià)。在以上檢測結(jié)果獲取后，要對氨制冷系統(tǒng)壓力容器的安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)的過程中，要結(jié)合凱賽爾效應(yīng)和菲利西蒂效應(yīng)進(jìn)行，如果在在線檢測的過程中，聲發(fā)射應(yīng)力水平相對較低，則可以判斷壓力容器的結(jié)構(gòu)損傷相對較嚴(yán)重?？紤]到案例貯氨器的三個(gè)確定缺陷在分析中發(fā)現(xiàn)，僅有1個(gè)缺陷需要進(jìn)行針對性的打磨處理，1個(gè)缺陷需要緊密的動(dòng)態(tài)跟蹤，而表面位置附近的缺陷，目前不需要針對性的處理。

3 結(jié)語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到定期檢查氨制冷系統(tǒng)壓力容器，對提升其使用的連續(xù)性和安全性，優(yōu)化用戶維修替換方案等方面的重要性，以及傳統(tǒng)定期檢查方式實(shí)施過程中存在較大阻力的原因，并在實(shí)踐中有意識(shí)的結(jié)合壓力容器定期檢查的工作內(nèi)容、聲發(fā)射技術(shù)的特點(diǎn)等，積極探索基于聲發(fā)射技術(shù)的在線安全檢測技術(shù)，這是氨制冷系統(tǒng)壓力容器檢測工作、信息化、自動(dòng)化水平提升的體現(xiàn)，應(yīng)在不斷完善的基礎(chǔ)上積極推廣。

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