李昌銀

（湖北特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院襄陽分院，湖北 襄陽 441005）

壓力容器是一種承載具有一定壓力介質(zhì)且空間密閉的設(shè)備，其所承載的介質(zhì)一般具有易燃易爆、高腐蝕或高危害等特性，要想更好地使用壓力容器，就要降低其危險性。加強(qiáng)檢驗(yàn)質(zhì)量是降低壓力容器危險的有效手段，通過定期對壓力容器進(jìn)行全方位的檢驗(yàn)，能夠及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，從而保證生產(chǎn)與使用過程的安全性。由于壓力容器本身材質(zhì)和結(jié)構(gòu)十分特殊，在對其監(jiān)測過程中，必須探尋無損檢測的全新技術(shù)，而聲發(fā)射技術(shù)是利用聲發(fā)射源將彈性波發(fā)射到設(shè)備表面，借助聲發(fā)射檢測器監(jiān)測聲波的表面位移，進(jìn)而將機(jī)械信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過分析判斷電信號來判斷壓力容器監(jiān)測其內(nèi)部是否存在損傷。聲發(fā)射技術(shù)固然對現(xiàn)階段壓力容器檢驗(yàn)提供了良好的支持，但在實(shí)際應(yīng)用過程中仍然存在很多困難，工作人員一定要在充分了解這項技術(shù)的基礎(chǔ)上，探尋該技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用方法，借此快速及時地檢測出壓力容器的缺陷。

1 聲發(fā)射技術(shù)的原理

在壓力容器材料和結(jié)構(gòu)在承受內(nèi)部或外界壓力時，會產(chǎn)生變形或開裂現(xiàn)象，這個現(xiàn)象發(fā)生過程中的應(yīng)變能會以瞬時彈性波的特征表現(xiàn)出來，這種現(xiàn)象便稱為聲發(fā)射現(xiàn)象，其中發(fā)射應(yīng)變能的部位就是聲發(fā)射源。壓力容器聲發(fā)射源的產(chǎn)生原因有塑性變形、裂紋形成與擴(kuò)展以及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂等因素，但由于容器內(nèi)瞬間釋放因變量需要達(dá)到一定程度后才能被人耳聽到，所以需要借助高精度設(shè)備才能將彈性波檢測出來。聲發(fā)射檢測技術(shù)就是將聲發(fā)射源釋放出的在容器內(nèi)部攜帶缺陷信息的彈性波轉(zhuǎn)化為電信號，進(jìn)而借助電子放大設(shè)備進(jìn)行處理、顯示和記錄，最終詳細(xì)了解容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，除此以外，應(yīng)用多通道的聲發(fā)射系統(tǒng)能夠及時檢測出容器內(nèi)部的缺陷并明確缺陷位置。不同于常規(guī)的靜態(tài)無損檢測方法，聲發(fā)射檢測技術(shù)是一種動態(tài)的無損檢測方法，這是因?yàn)槁暟l(fā)射的信號來源于容器缺陷本身，如果容器內(nèi)部的缺陷處于靜止?fàn)顟B(tài)，缺陷便不會發(fā)生變形或開裂，自然也就沒有彈性能量波釋放，這點(diǎn)與主動發(fā)射能量的超聲、射線等檢測方法存在差異。

2 聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)劣勢分析

2.1 聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)勢

聲發(fā)射技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的時間不長，但在壓力容器檢驗(yàn)過程中卻收獲了良好的效果，因此，聲發(fā)射技術(shù)是現(xiàn)階段壓力容器檢測的主要技術(shù)。常規(guī)無損檢測技術(shù)在對容器進(jìn)行局部或全面檢測過程中，存在一定的局限性，無法準(zhǔn)確判斷出容器內(nèi)部的缺陷是否具有活性，因此檢測出來的缺陷也無法有效判定其危害程度。特別是對于年代較為久遠(yuǎn)的壓力容器，由于當(dāng)時技術(shù)水平較低，制造出來的壓力容器一般都具有一定的焊接缺陷，這些缺陷大多不具備活性，如果用傳統(tǒng)的檢測技術(shù)來判定，這些壓力容器只能報廢。實(shí)際上，這些不具備活性的缺陷并不影響壓力容器的使用，由此帶來的資源浪費(fèi)是巨大的，加之傳統(tǒng)檢測設(shè)備實(shí)施工藝?yán)щy，在某些特殊工藝中需要停機(jī)檢驗(yàn)壓力容器，給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。而聲發(fā)射檢測技術(shù)是動態(tài)的檢測過程，相比傳統(tǒng)的檢測技術(shù)具有較大的優(yōu)勢，具體如下：（1）聲發(fā)射技術(shù)的靈敏度較高，借助該技術(shù)可以對設(shè)備在外加應(yīng)力過程中產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行探測，通過一次測量便可以全面地了解設(shè)備的所有缺陷，檢測效果十分優(yōu)越。（2）聲發(fā)射技術(shù)可以探測設(shè)備缺陷隨著溫度和壓力的變化而變化的情況，借此可以實(shí)時了解設(shè)備的內(nèi)部缺陷數(shù)據(jù)，為設(shè)備的在線監(jiān)控提供一定的便利。（3）聲發(fā)射技術(shù)適用范圍較廣，由于聲發(fā)射技術(shù)的聲發(fā)射源來自設(shè)備本身的缺陷，其檢測結(jié)構(gòu)受到外界的影響相對較小，如此在一些惡劣環(huán)境中也可以準(zhǔn)確地檢測設(shè)備的安全性，減少了檢測人員在檢測過程中所受到的身體損害。除此以外，壓力容器的形狀與結(jié)構(gòu)對聲發(fā)射技術(shù)檢測結(jié)構(gòu)的影響較小，因此該技術(shù)可以應(yīng)用各種復(fù)雜的壓力容器安全檢測。（4）聲發(fā)射技術(shù)可以應(yīng)用于壓力容器的定期安全檢驗(yàn)中，檢測過程中可以在設(shè)備正常運(yùn)行過程中進(jìn)行，無須設(shè)備停機(jī)便可以真實(shí)地檢測出壓力容器的缺陷。（5）聲發(fā)射技術(shù)在可以應(yīng)用于壓力容器的耐壓試驗(yàn)中，借此有效預(yù)防壓力容器出現(xiàn)的未知安全隱患，借此保證檢驗(yàn)工作的安全性。

2.2 聲發(fā)射技術(shù)的劣勢

聲發(fā)射技術(shù)在應(yīng)用過程中也存在一定的劣勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，是機(jī)電的噪聲會對聲發(fā)射技術(shù)的檢測結(jié)果造成一定影響，加之該技術(shù)在對具有聲發(fā)射特性的材料進(jìn)行檢測時具有更高的敏感性，故此在該技術(shù)的應(yīng)用過程中需要具備較高現(xiàn)場檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的工作人員開展，企業(yè)也需要具備高水平的數(shù)據(jù)庫對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與解釋。其次，在聲發(fā)射技術(shù)檢測過程中，需要配合加載程序，在條件特殊的檢驗(yàn)過程中需要提前準(zhǔn)備，給檢測工作帶來一定的難度。最后，聲發(fā)射檢測并不能確定設(shè)備缺陷的基本性質(zhì)和規(guī)格，在具體檢驗(yàn)過程中，不僅需要反復(fù)實(shí)施，還需要借助其他檢測技術(shù)配合，這也變相增加了檢驗(yàn)人員的工作內(nèi)容。

3 聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用分析

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，壓力容器的使用范圍逐漸增大，極大程度地提升了我國的科技研發(fā)水平。然而，壓力容器的制造與應(yīng)用還存在一定問題，需要進(jìn)一步對其性能與安全性進(jìn)行優(yōu)化，因此對壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)是十分重要的。聲發(fā)射技術(shù)作為壓力容器檢驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)，對壓力容器的安全性提升有著重大意義?，F(xiàn)代部分研發(fā)企業(yè)對聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，使得聲發(fā)射檢測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)更加良好，下面是對聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)過程中的應(yīng)用。

3.1 聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的具體過程

聲發(fā)射技術(shù)的具體應(yīng)用過程如下：首先，做好檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，制定好檢驗(yàn)方案。檢驗(yàn)人員需要對壓力容器的具體情況進(jìn)行詳細(xì)了解，據(jù)此選擇合適的聲波發(fā)生器，使得檢測設(shè)備符合檢驗(yàn)要求。另外，檢測人員確定檢測任務(wù)和檢測方案，確定檢測所需的設(shè)備、配件、工具等內(nèi)容，在正式檢測前對設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。其次，制定檢驗(yàn)工作程序。工作程序具體如下：（1）檢測人員根據(jù)檢測方案確定壓力容器安全檢測過程中傳感器的安裝位置，清晰地標(biāo)明各通道的序號，讓檢驗(yàn)人員更加清楚地觀察到傳感器的方位和大小。需要注意的是，傳感器的安裝位置需要具備代表性，對于壓力容器的焊縫位置可選擇三角形布置方式，借此全方位地展示出壓力容器的整體情況。（2）根據(jù)傳感器的安裝位置對計算機(jī)中的設(shè)置文件進(jìn)行修改，確保傳感器的數(shù)量與布置位置能夠全方位展示壓力容器的內(nèi)部情況。（3）按照操作規(guī)范正確連接檢測設(shè)備并對其進(jìn)行標(biāo)定。（4）在檢測開始后，檢測人員應(yīng)該在測試過程中對設(shè)備進(jìn)行定期標(biāo)定，結(jié)合采集的數(shù)據(jù)對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，借此保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。（5）檢測結(jié)束后，對設(shè)備進(jìn)行再次標(biāo)定，將檢測的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄整理，進(jìn)而給出檢驗(yàn)報告。（6）對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析，定位出容器的缺陷位置。檢驗(yàn)人員根據(jù)檢測報告數(shù)據(jù)獲取容器內(nèi)部缺陷信息，通過分析得出缺陷的具體位置。通過定期地對壓力容器進(jìn)行系統(tǒng)檢測，能夠有效推動壓力容器的規(guī)范使用，確保容器能夠時刻處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 借助聲發(fā)射技術(shù)評定壓力容器的缺陷

評定壓力容器的缺陷可以借助聲發(fā)射技術(shù)實(shí)現(xiàn)，檢測過程如下：首先，讓壓力容器停產(chǎn)并倒空容器，在不開罐的情況下，對其進(jìn)行耐壓檢驗(yàn)，進(jìn)而進(jìn)行聲發(fā)射檢驗(yàn)，借助聲發(fā)射檢驗(yàn)結(jié)果分析出壓力容器中活性聲發(fā)射源部件。進(jìn)而對聲發(fā)射源部件進(jìn)行復(fù)查，在這個過程中，借助其他無損檢測手段對容器進(jìn)行全面檢測，借助超聲波技術(shù)、宏觀檢測等技術(shù)判斷壓力容器是否存在缺陷，在排除干擾聲的影響后，可以準(zhǔn)確排除干擾聲來準(zhǔn)確定位壓力容器活性缺陷。進(jìn)而借助磁粉檢驗(yàn)壓力容器的焊接處，借助聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)來排除非活性裂紋。其次，結(jié)合操作流程對壓力容器的內(nèi)外表面進(jìn)行超聲波和宏觀檢測，得到壓力容器壁厚的詳細(xì)參數(shù)，進(jìn)而借助聲發(fā)射技術(shù)發(fā)現(xiàn)的超標(biāo)缺陷，判斷出壓力容器是否存在非活動性的缺陷，從而盡早處理缺陷。最后，在對壓力容器安全檢驗(yàn)完畢后，檢測人員要對壓力容器進(jìn)行二次耐壓測試和氣密性測試，結(jié)合檢測數(shù)據(jù)給出最終的安全評定報告，判斷壓力容器的安全等級?？傮w來講，應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行檢測能夠讓整個安全檢驗(yàn)過程更為便捷，提高壓力容器安全檢驗(yàn)質(zhì)量，同時也能有效降低檢驗(yàn)成本。

3.3 借助聲發(fā)射技術(shù)規(guī)范壓力容器安全評定流程

現(xiàn)階段，很多企業(yè)在壓力容器安全檢測過程中經(jīng)常存在超期現(xiàn)象，以至于壓力容器在使用過程中不能保證其質(zhì)量，由此導(dǎo)致的安全風(fēng)險嚴(yán)重影響了社會經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展。造成這種現(xiàn)象的原因主要是部分企業(yè)不能接受停產(chǎn)為代價的安全檢驗(yàn)，而應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對壓力容器的在線監(jiān)測，尤其對于壓力容器檢驗(yàn)已經(jīng)到期的企業(yè)來講，可以借助在線監(jiān)測對其進(jìn)行安全評定。

應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)開展在線監(jiān)測的步驟如下：首先，調(diào)整壓力容器壓力窗口的工作壓力，在生產(chǎn)工藝允許的基礎(chǔ)上將壓力調(diào)至最大。其次，借助聲發(fā)射技術(shù)收集壓力容器的反饋信號，進(jìn)一步延長壓力容器的工作時間，借此更好地整理并分析反饋信息。借助聲發(fā)射技術(shù)開展在線檢測能夠很好地判斷壓力容器的安全使用周期，延長了壓力容器接受安全檢驗(yàn)的周期，在保證安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

4 結(jié)語

總而言之，聲發(fā)射技術(shù)是一種新興技術(shù)，在檢測過程中不受檢測材料的大小、形狀以及所處環(huán)境等諸多方面因素的影響，在壓力容器安全檢驗(yàn)過程中發(fā)揮了極其重要的作用。在壓力容器安全檢測過程中，加強(qiáng)對聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效降低壓力容器的使用風(fēng)險，也能有效提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。目前，聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用仍存在很多困難，相關(guān)單位要繼續(xù)加強(qiáng)對該項技術(shù)的研究與推廣，盡快攻克技術(shù)上的難點(diǎn)，促使聲發(fā)射技術(shù)能夠更好地為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與安全生產(chǎn)服務(wù)。