声发射检测技术在压力容器检验中的应用

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

压力容器广泛地应用于石油、化工、机械等工业部门的生产以及人民生活↑年来，随着技术进步和工业化、规模化的发展，压力容器的使用越来越普及。但压力容器是-种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备，压力容器检验的目的就是防止压力容器失效事故，特别是危害最严重的破裂事故发生，因此在某种程度上可以说，压力容器检验的实质就是失效的预测和预防。

声发射是-种来自于材料内部由于突然释放应变能而形成的-种弹性应力波。诸多原因可以释放这种应变能，如材料裂纹、断裂、应力再分配、撞击及摩擦等。在腐蚀介质中由于裂纹产生以及腐蚀过程都可产生声发射波○属腐蚀产生的声发射波具有较小的幅度和宽的频率范围，可被高灵敏度的声发射传感器接收到，这种声发射传感器可将这种声发射波转换成电信号进而由声发射系统来数字化和处理。

声发射检测是-种声发射源释放出的弹性波在结构中传播时携带有大量结构或材料缺陷处的信息，用仪器检测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术。目前，这种技术逐渐应用于压力容器的检验中，并且取得不错的效果。

1声发射检测技术的主要优点和使用特点声发射检测技术是根据结构内部发出的砬力波来判断内部损伤程度的-种新型动态无损检测方法。在许多方面不同于其它常规无损检测技术，其优点主要是：(1)声发射是-种动态检验方法，声发射探测到的能量来自被测试物体本身，而不是像超声或射线探伤方法-样由无损检测仪器提供；(2)声发射检测方法对线性缺陷较为敏感，它能探测到在外加结构应力下这些缺陷的活动情况，稳定的缺陷不产生声发射信号；(3)在-次试验过程中，声发射检验能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态；(4)可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报；(5)由于对被检件的接近要求不高，而适于其它方法难以或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境；(6)对于在用压力容器的定期检验，声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产；)对于压力容器的耐压试验，声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作压力；(8)由于对构件的几何形状不敏感，而适用于检测其它方法受到限制的形状复杂的构件。

由于声发射检测是-种动态检测方法，而且探测的是机械波，因此具有如下的特点：1)声发射特性对材料甚为敏感，又易受到机电噪声的干扰，因而，对数据的准确解释要有更为丰富的数据库和现踌测经验；2)声发射检测，-般需要适当的加载程序。多数情况下，可利用现成的加载条件，但有时还需要特别作准备；3庐发射检测目前只能给出声发射源的部位、活性和强度，不能给出声发射源内缺陷的性质和大小，仍需依赖于其它无损检测方法进行复验。

2应用实例某液化气充装站需定期检验-台液化石油气储罐，由于日常居民的液化气充装量较大，希望能尽量缩短检验时间。由此制定以声发射检测为主，其他常规无损检测进行复验的方案。

2.1设备情况出厂日期 1996年 03月；简体设计压力 1.76MPa；主体材质 16MnR；容器规格 2600ram×9988mm：容积 50m ：公称壁厚简体16mm，封头18mm。

该容器上次全面检验时间为2005年5月，未发现存在超标缺陷，且进行了耐压和气密试验。

2.2声发射仪主要参数所用仪器为美国物理声学公司生产的l6通道SAMOS系统声发射仪。

探头型号 PAC-R15：主放增益 25dB：前放增益 40dB：耦合剂 真空树脂；检测软件 AEwinforSAMOSVersionE3.30。

2.3加压过程定位方式：共布置 8个探头，采用三角形定位对储罐进行整体-次性监测，罐体结构、探头布置如图 1所示。

· - ～ l图 l罐体结构、探头布置2.4试验过程将探头布置于容器后实测系统的背景噪声<39dB，门槛电平设置为40dB。以HBAO.5mm的铅笔芯折断为模拟声发射信号，对8个探头进行灵敏度标定 ，实测距探头 100ram处的模拟源信号幅度大于90dB。然后进行水压试验条件下的声发射监测。

在第-次升压过程中，表现为在整个容器简体上产生分散分布的声发射定位源信号，同时有两处简体部位出现大量声发射定位源形成的集团AE1、AE2，如图 2所I示。

图2升压至 1.77MPa的声发射源降压后的第二次升压过程中，无声发射定位源信号产生，满足Kaiser效应。

2013·13 中国电子商务.I 249 2.5分析按声发射定位源在升压和保压的不同阶段出现的次数，先将声发射定位源分为强活性、活性、弱活性和非活性声发射定位源。然后再按声发射定位源信号的幅度和能量大小，将其分为高强度、中强度和弱强度声发射源，最终即可将所有的声发射定位源分为A～F6个级别。-般认为，D、E、F三个级别为危险的声发射源，c级源如仅在第-次升压过程中出现，则认为是非危险声发射源，如在第二次加压过程中出现，则认为是危险的声发射源，需要采用常规的无损检测方法复验。B、c级源由检验人员决定是否需要复验。A级声发射源不需复验，被认为是安全的。

该台容器的材质为 16MnR。根据声发射信号的强度，按信号的幅度划分为：弱强度<60dB，中强度 60～80dB，高强度>80dB；声发射定位源的活性按不同升压保压阶段出现的次数来划分。

AE1、AE2(I图3所示)只在升压过程中出现，且强度均<60dB，为非活性，弱强度，定为A级声发射源，不需复验。

图3 1.77MPa升压至 2.2MPa的声发射源l h 7 H图4 2.2MPa保压的声发射源AE3(31图4所示)在第-次加压循环中的升压、保压阶段出现，为弱活性源，强度<60dB，为弱强度，定为 B级声发射源。为进-步确定缺陷是否存在，采用表面磁粉及超声波检测进行复验，未发现超标缺陷。

3结语综上所述，声发射检测技术已发展成为金属压力容器检验和安全评定的主要无损检测方法之-，并且在此方面上得到了很大的进展。因此，大力推广这-高新技术，使此技术更广泛应用于我们的检验工作中，对完善和提高检验的水平及效率，确保设备的正常和安全运行具有重要的现实意义。