1000m3 丙烷球罐聲發(fā)射檢測

彭國平，杜南勝，李洪剛，張?jiān)跂|，袁少波

（廣州市特種承壓設(shè)備檢測研究院，廣州 510100）

某石化公司1 000m3丙烷球罐，已經(jīng)投入使用26a，上次全面檢驗(yàn)中射線檢測抽查交叉焊縫發(fā)現(xiàn)3處裂紋、5處未熔合缺陷，磁粉100%檢測內(nèi)表面焊縫發(fā)現(xiàn)20處表面裂紋，返修6處。因上次全面檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題較多，經(jīng)雙方協(xié)商，開罐全面檢驗(yàn)前，注水浸泡同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射檢測。作者通過試驗(yàn)分析了聲發(fā)射檢測缺陷的能力并證實(shí)其可行性。

1 球罐基本情況

1 000 m3丙 烷 球 罐，材 質(zhì)16MnR，規(guī) 格：φ12 300mm×50mm，容積1 000 m3，設(shè)計(jì)使用溫度50 ℃，設(shè) 計(jì) 壓 力2.35 MPa，最 高 工 作 壓 力1.90 MPa；球罐由五帶組成，熱帶和溫帶均由20塊球殼板組焊而成，如圖1所示。

圖1 球殼板構(gòu)成及聲發(fā)射檢測傳感器布置

2 檢測方案和檢測過程

2.1 檢測方案

檢測標(biāo)準(zhǔn)采用GB／T 18182－2000《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評價(jià)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測及驗(yàn)收。

儀器設(shè)備 采用美國PAC 公司SAMOS 48 PCI－8／48 聲發(fā)射檢測儀，響應(yīng)頻率為100～400kHz的DP151傳感器，傳感器內(nèi)置40dB 前置放大器，采用φ0.5mm HB鉛芯折斷信號作為模擬源，耦合劑為凡士林。

傳感器陣列 因球罐由五帶組成，熱帶和溫帶均是20塊球殼板，為了方便布置傳感器，采用5層等腰三角形布置傳感器，每層傳感器數(shù)量分別為1，10，10，10，1，共有32個(gè)傳感器，層間距為4.83 m，最大行間距為3.86m，最大間距5.2m。

水壓試驗(yàn)加載程序 兩次循環(huán)加載方式，試驗(yàn)壓力pT均為2.09 MPa，升壓速度不應(yīng)大于0.5 MPa／min，保 壓 時(shí) 間10 min，數(shù) 據(jù) 采 集 從0.9 MPa開始進(jìn)行，如圖2所示。

圖2 加載程序曲線

聲發(fā)射源的復(fù)驗(yàn) 經(jīng)評定為D、E、F 級聲發(fā)射源要求進(jìn)行超聲和射線檢測方法復(fù)查，進(jìn)一步確定缺陷性質(zhì)。

2.2 檢測過程

按照圖1中傳感器的位置在球罐表面上安放傳感器、連接儀器設(shè)備，設(shè)置檢測系統(tǒng)的采集參數(shù)。

通道靈敏度測試：每通道進(jìn)行3次模擬源標(biāo)定，取平均值，作為該通道的靈敏度，經(jīng)調(diào)試測量，最大為95dB，最小為90dB，平均值93dB。并進(jìn)行了位置定位標(biāo)定，顯示位置與實(shí)際位置相近。

衰減測量：測試探頭為12＃，測量數(shù)據(jù)如表1。

表1 模擬聲發(fā)射信號幅度衰減測量結(jié)果

背景噪聲測量：采集前停止可能干擾信號采集超聲和射線檢測方法對的活動(dòng)，將門檻值設(shè)為15dB進(jìn)行數(shù)據(jù)采集15min，測量背景噪聲，為38dB。門檻值設(shè)為44dB。

按加載程序圖進(jìn)行加壓，采集檢測數(shù)據(jù)。

3 檢測結(jié)果及分析

經(jīng)過兩次循環(huán)加載檢測后，引入衰減特性數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)存在2處聲發(fā)射信號源：①處位于上大環(huán)焊縫BC30～BC31間，第一次升壓過程中最高幅值88dB信號源，第一次保壓過程出現(xiàn)信號源幅值49～62dB，第二次升壓過程中出現(xiàn)信號幅值51～63dB，第二次保壓過程無信號源出現(xiàn)，評為E 級。②處位于D2縱焊縫上，第一次升壓過程中最高幅值86dB信號源，第二次升壓過程中最高幅值65dB信號源，，二次保壓過程無信號源出現(xiàn)，評為D 級。

圖1中①、②位置信號分別應(yīng)用軟件進(jìn)行分析，波形圖如圖3，4所示。比較圖3，4可知：①位置波形持續(xù)時(shí)間短，②信號波形持續(xù)時(shí)間長。

4 聲發(fā)射源的復(fù)驗(yàn)

根據(jù)GB／T 18182－2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對①、②處位置采用超聲和射線檢測方法復(fù)驗(yàn)，經(jīng)過復(fù)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)①處位置上大環(huán)焊縫BC30～BC31 間存在長度為60mm裂紋缺陷，超聲檢測波高在II區(qū)，自身高度為4.3mm，深度18mm（從外表面計(jì)）；②處位置D2縱焊縫上距CD 環(huán)縫1 600 mm 處，存在長度為40mm斷續(xù)未熔合缺陷，超聲檢測波高在II區(qū)，自身高度為2mm，深度30mm。根據(jù)《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》安全狀況等級評定方法規(guī)定，②處位置未熔合缺陷，允許存在，①處位置裂紋缺陷要求返修處理，砂輪打磨后，裂紋如圖4所示。

圖4 位于環(huán)焊縫BC30－BC31間的裂紋形貌

5 結(jié)論

從波形圖分析：裂紋和未熔合缺陷聲發(fā)射信號源波形圖存在較大差別，根據(jù)波形圖特征，推斷出缺陷性質(zhì)成為可能。

從聲發(fā)射檢測結(jié)果與超聲和射線檢測復(fù)驗(yàn)結(jié)果，可知聲發(fā)射檢測是可行的，檢測結(jié)果可靠。聲發(fā)射檢測過程中，檢測結(jié)果受腳手架的摩擦、內(nèi)部或外部附件的移動(dòng)、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)和流體流動(dòng)等噪聲源的影響很大，因而檢測過程中應(yīng)設(shè)法排除各種噪聲源，達(dá)到去偽存真的效果。