劉功祥*

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院）

0 前言

球形儲(chǔ)罐是一種常見(jiàn)的大型儲(chǔ)存容器，常用于儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)，其具有存儲(chǔ)容積大、受壓均衡、節(jié)省金屬材料及占地少等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)。球形儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的介質(zhì)一般是有毒有害的危險(xiǎn)化學(xué)品，一旦球罐失效，后果是極為嚴(yán)重的。由于一些歷史原因，目前有許多超出設(shè)計(jì)壽命的球罐仍在使用。該類球罐檢驗(yàn)時(shí)，目前常規(guī)的檢驗(yàn)手段往往無(wú)法滿足檢測(cè)要求。

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是一種用儀器探測(cè)、記錄、分析聲發(fā)射信號(hào)和利用聲發(fā)射信號(hào)推斷聲發(fā)射源的技術(shù)。聲發(fā)射技術(shù)是一種新型的無(wú)損檢測(cè)方法，相對(duì)于傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)方法，其具有可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)，目前已被廣泛用于壓力容器的缺陷檢測(cè)和結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)。

1 球罐主要技術(shù)參數(shù)

本次檢驗(yàn)的球罐已投用超過(guò)20 年，其主要技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

2 球罐檢驗(yàn)過(guò)程

本次檢驗(yàn)采用美國(guó)PAC 公司的SAMOS 型48 通道聲發(fā)射儀，傳感器型號(hào)為R15I。根據(jù)聲發(fā)射球面定位方式布置傳感器，具體如圖1 所示，聲發(fā)射儀器的具體參數(shù)設(shè)置情況如表2 所示[1-4]。

表1 液化石油氣球罐的主要技術(shù)參數(shù)

圖1 球罐聲發(fā)射傳感器布置

表2 聲發(fā)射儀器參數(shù)設(shè)定

2.1 程序加載

檢測(cè)時(shí)對(duì)盛裝有介質(zhì)的球罐進(jìn)行2 次循環(huán)加壓與降壓，該檢測(cè)的主要目的是依據(jù)NB/T 47013.9—2012《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第9 部分：聲發(fā)射檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)球罐的焊接缺陷進(jìn)行活性等級(jí)評(píng)價(jià)。檢測(cè)時(shí)可在球罐表面布置30 個(gè)傳感器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加載過(guò)程中球罐的活性缺陷擴(kuò)展情況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。檢測(cè)過(guò)程中的噪聲干擾均在可接受范圍內(nèi)。第一次加載試驗(yàn)選定球罐的最高工作壓力為1.67 MPa，并以該壓力的1.1倍（即1.837 MPa）為最高試驗(yàn)壓力進(jìn)行2 個(gè)循環(huán)加載過(guò)程。具體參數(shù)加載情況如圖2 所示。

圖2 聲發(fā)射檢測(cè)加載過(guò)程載荷曲線

2.2 事件定位及匯總

聲發(fā)射檢測(cè)加載過(guò)程中球罐各階段情況如圖3～圖10 所示。

圖3 1.2 ～1.4 MPa升壓階段

圖4 1.4 MPa保壓階段

圖5 1.4～1.6 MPa升壓階段

圖6 1.6 MPa保壓階段

圖7 1.6～1.837 MPa升壓階段

圖8 1.837 MPa保壓階段

圖9 1.55～1.8 MPa升壓階段

圖10 1.8 MPa保壓階段

依據(jù)NB/T 47013.9—2012 標(biāo)準(zhǔn)，在2 次升壓和保壓過(guò)程中對(duì)容器進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)，并確定球罐內(nèi)部的聲發(fā)射源。經(jīng)使用單位管理人員確認(rèn)，球罐日常使用壓力一般小于1.67 MPa，因此檢測(cè)時(shí)進(jìn)行幾個(gè)壓力梯度的升壓過(guò)程，最終達(dá)到最高試驗(yàn)壓力。在1.2～1.4 MPa 升壓階段和1.4～1.6 MPa 升壓階段中， 3號(hào)和10 號(hào)傳感器附近出現(xiàn)了少量的聲發(fā)射事件，然而這2 個(gè)壓力梯度的保壓階段則沒(méi)有出現(xiàn)聲發(fā)射事件。在1.55～1.8 MPa 升壓階段， 3 號(hào)和10 號(hào)傳感器附近又出現(xiàn)了2 次聲發(fā)射事件，但數(shù)量極少，按照NB/T 47013.9—2012 標(biāo)準(zhǔn)中第6.2 條表1 規(guī)定進(jìn)行判別，這2 處聲發(fā)射源均為中活性。球罐材質(zhì)為16MnR，參照NB/T 47013.9—2012 標(biāo)準(zhǔn)第6.3 條表4規(guī)定，從各通道采集到的聲發(fā)射信號(hào)最大幅值均在60 dB 以下，判定聲發(fā)射源的強(qiáng)度等級(jí)為低強(qiáng)度。依據(jù)NB/T 47013.9—2012 標(biāo)準(zhǔn)第6.4 條中表5 規(guī)定，球罐上小環(huán)縫西側(cè)（3 號(hào)傳感器附近焊縫）的聲發(fā)射綜合等級(jí)判定為Ⅱ級(jí)，上大環(huán)縫南側(cè)（9 號(hào)傳感器至10號(hào)傳感器附近焊縫）的聲發(fā)射綜合等級(jí)判定為Ⅱ級(jí)。依據(jù)NB/T 47013.9—2012 標(biāo)準(zhǔn)中第7.2 條規(guī)定，可根據(jù)球罐的實(shí)際使用情況由檢驗(yàn)人員確定是否采用其他無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

3 結(jié)論

隨著我國(guó)石油化工行業(yè)迅速發(fā)展，液化石油氣球罐的需求量也呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。該類球罐定期檢驗(yàn)，尤其是服役超過(guò)20 年以上的球罐檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。而聲發(fā)射檢測(cè)的主要目的就是根據(jù)聲發(fā)射源的部位，分析聲發(fā)射源的性質(zhì)。依據(jù)聲發(fā)射發(fā)生的時(shí)間或載荷，評(píng)定聲發(fā)射源的嚴(yán)重性。一般而言，超標(biāo)聲發(fā)射源還要用其他無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行局部復(fù)檢，從而精確獲得缺陷的性質(zhì)與大小。由此可見(jiàn)，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在超期服役的球罐檢驗(yàn)中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。