聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢測(cè)中的應(yīng)用

吳潔慧等

摘要：介紹了聲發(fā)射技術(shù)的原來(lái)、歷史與發(fā)展情況、與其他無(wú)損檢測(cè)手段相比的優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)聲發(fā)射技術(shù)具體應(yīng)用作了簡(jiǎn)單說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：聲發(fā)射 壓力容器 在線檢測(cè)

1 概述

在制作壓力容器的過(guò)程中，壓力容器在對(duì)很多部位進(jìn)行連接的時(shí)候需要進(jìn)行焊接，從而導(dǎo)致焊接的部位經(jīng)常存在缺陷。在高溫高壓的作用下，如果這些缺陷部位產(chǎn)生腐蝕和裂紋等受到損傷而發(fā)生泄露或爆炸，會(huì)導(dǎo)致不堪設(shè)想的后果。因此，只有防止缺陷部位發(fā)生泄露或爆炸，才能確保生產(chǎn)能夠安全進(jìn)行，因此，我們需要對(duì)在役的壓力容器設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)。由于對(duì)在役的壓力容器設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)具有特殊性和危險(xiǎn)性大的特點(diǎn)，因此，遠(yuǎn)程測(cè)量是最常采用的方法。除此之外，對(duì)在役壓力容器進(jìn)行在線檢測(cè)還具有工作量大、難度大以及要求診斷具有一定的前瞻性和預(yù)警功能的特點(diǎn)。根據(jù)在役壓力設(shè)備的在線檢測(cè)的特點(diǎn)我們可以看出，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是不能夠滿足這些要求的，因此，在線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的聲發(fā)射技術(shù)作為一門(mén)新興技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛而成熟的應(yīng)用于在線檢測(cè)壓力容器領(lǐng)域。

2 聲發(fā)射的歷史與發(fā)展

材料中由于局域快速釋放能力而產(chǎn)生的瞬間彈性波的現(xiàn)象就是聲發(fā)射[1，2]。20世紀(jì)50年代，以德國(guó)Kaiser所做的研究工作為代表，標(biāo)志著現(xiàn)代聲發(fā)射技術(shù)的起步。根據(jù)Kaise的觀察，在變形過(guò)程中，銅、鋅、鉛以及鑄鐵和金屬合金等都會(huì)發(fā)生聲發(fā)射現(xiàn)象。而將聲發(fā)射技術(shù)首次應(yīng)用于壓力容器檢驗(yàn)的，還要追溯到1963年美國(guó)的Dunegan，到目前為止，用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器已經(jīng)將近40多年的時(shí)間。聲發(fā)射檢測(cè)一起從權(quán)模擬式到權(quán)數(shù)字式的更新在此期間已經(jīng)達(dá)到五代以上，在北美、中國(guó)以及歐洲等許多國(guó)家，都廣泛的應(yīng)用聲發(fā)射對(duì)在役壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，此外，關(guān)于聲發(fā)射的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中也做了很多的探索。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，我們看出已經(jīng)有上萬(wàn)臺(tái)大型壓力容器采用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，并且介紹壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用的文章也十分多。但是這些文章大多都是對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器的結(jié)果進(jìn)行了報(bào)道，很少文章對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器的結(jié)果進(jìn)行報(bào)道，因此，想通過(guò)這些資料和信息盡快達(dá)到掌握聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的需要，對(duì)剛從事現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射檢測(cè)的人員而言是十分不現(xiàn)實(shí)的。

20世紀(jì)70年代，我國(guó)引進(jìn)了聲發(fā)射技術(shù)，但是在我國(guó)最早采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)壓力容器設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)的單位是機(jī)械部的合肥通用機(jī)械研究院。而我國(guó)的特種設(shè)備檢測(cè)研究中心、冶金部武漢安全環(huán)保研究員以及大慶石油學(xué)院等不僅對(duì)金屬壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)和評(píng)定方法進(jìn)行了應(yīng)用，同時(shí)還進(jìn)行了較為深入的研究，此外，航天部44所也對(duì)壓力容器中符合材料的聲發(fā)射特征進(jìn)行了相關(guān)的研究和應(yīng)用。而我國(guó)在90年代，為了廣泛開(kāi)展壓力容器的檢驗(yàn)工作，燕山石化、天津石化以及勝利油田和深圳鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所等單位進(jìn)口了大型聲發(fā)射儀器。2003年8月，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布了《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)管理規(guī)定》和《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)人員考核與監(jiān)督管理規(guī)定》，這些均表明，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)正式成為檢測(cè)壓力容器最常用的無(wú)損檢測(cè)方法之一，并且我國(guó)的特種設(shè)備安全檢查法規(guī)體系已經(jīng)將壓力容器的聲發(fā)射檢驗(yàn)工作正式納入其中。據(jù)估計(jì)，我國(guó)目前從事壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)研究和檢測(cè)工作的單位、科研院以及大專(zhuān)院校約有30多家。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，經(jīng)?？赡馨l(fā)生夾渣、未焊透、未融合等焊接缺陷的開(kāi)裂和增長(zhǎng)，還可能出現(xiàn)氧化皮的剝落、泄露等多種發(fā)射源的檢測(cè)問(wèn)題，由于我們對(duì)多臺(tái)壓力容器現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并且采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)報(bào)廢的壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，因此，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題我們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，這些十分有利于在我國(guó)廣泛推廣聲發(fā)射技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

3 聲發(fā)射的原理

金屬中的聲發(fā)射源主要包括裂紋萌生、擴(kuò)展、屈服以及塑性變形、夾渣和脫開(kāi)等。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的基本原理為：將材料內(nèi)聲發(fā)射源產(chǎn)生的彈性波通過(guò)偶合在材料表面聲的壓點(diǎn)瓷探頭轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后在寫(xiě)電信號(hào)經(jīng)過(guò)應(yīng)用電子設(shè)備的處理將其放大以及處理使之具有特性化，同時(shí)加以顯示和記錄，從而活動(dòng)材料內(nèi)聲發(fā)射源的特征參數(shù)。通過(guò)對(duì)重化工聲發(fā)射儀器在活動(dòng)中的聲發(fā)射信號(hào)的各種參數(shù)進(jìn)行分析檢驗(yàn)，能夠得知材料內(nèi)部具體的缺陷情況，如果想進(jìn)一步確定聲發(fā)射源即具體的缺陷的部位，可以采用多通道聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)。聲發(fā)射技術(shù)與超聲波、X射線、渦流等其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不同，它是一種動(dòng)態(tài)的無(wú)損檢測(cè)方法。圖1為聲發(fā)射檢測(cè)原理圖，4聲發(fā)生技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)[3，4]：與其他無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)相比，聲發(fā)射技術(shù)作為一種帶動(dòng)力學(xué)的檢驗(yàn)方法，能夠自身探測(cè)到能力作為被測(cè)試物體的本身，而超聲或射線檢測(cè)方法卻是由檢測(cè)儀器提供的。針對(duì)線性缺陷，由于聲發(fā)射技術(shù)具有很強(qiáng)的敏感性，因此能夠探測(cè)到外加結(jié)構(gòu)應(yīng)力下缺陷的基本活動(dòng)情況。采用聲發(fā)射檢測(cè)之所以能夠在一次試驗(yàn)過(guò)程中，能對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的缺陷狀態(tài)進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，那是因?yàn)闇囟热毕莶粫?huì)產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)。對(duì)在役的壓力容器采用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，可以有效的縮短檢驗(yàn)的停產(chǎn)時(shí)間甚至根本不需要停產(chǎn)。此外，將聲發(fā)射檢驗(yàn)方法應(yīng)用于密閉系統(tǒng)的耐壓試驗(yàn)中，對(duì)于由未知不連續(xù)缺陷引起的系統(tǒng)災(zāi)難性實(shí)效和限定系統(tǒng)的最高工作壓力具有有效的預(yù)防作用。

4 實(shí)例分析

如圖2（A）所示，此圖是一臺(tái)在用1000m3的液化石油氣球形儲(chǔ)罐，在1.8-2.0MPA升壓過(guò)程中的聲發(fā)射定位源圖。經(jīng)過(guò)磁粉探傷復(fù)查土中所圈的聲發(fā)射源部位，在球罐該部位表面的母材焊疤上發(fā)現(xiàn)了三條表面裂紋，其長(zhǎng)度分別為15mm，20mm，以及30mm，經(jīng)過(guò)打磨測(cè)得裂紋的最大深度為3mm。

如圖2（B）所示，此圖是一臺(tái)在用1000m3的液化石油氣球形儲(chǔ)罐，在1.6-2.0MPA的升壓過(guò)程中的聲發(fā)射定位源圖。經(jīng)過(guò)超聲波探傷以及超聲波端點(diǎn)對(duì)所圈聲發(fā)射源部位缺陷的自身高，發(fā)現(xiàn)在球罐的該部位的縱向焊縫上有一條15mm，距離外表面5mm以及自身高危10mm的深埋裂紋。

5 結(jié)論

在線檢測(cè)壓力容器時(shí)采用聲發(fā)射技術(shù)，通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證確實(shí)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，但是聲發(fā)射技術(shù)作為一門(mén)新興的技術(shù)更需要在實(shí)踐中不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴光.壓力容器安全工程學(xué)[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

[2]劉時(shí)風(fēng).環(huán)節(jié)缺陷聲發(fā)射檢測(cè)信號(hào)譜估計(jì)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別研究[D].北京：清華大學(xué)，1996.

[3]劉源.聲發(fā)射技術(shù)在在用壓力容器檢驗(yàn)中應(yīng)用研究的必要性.石油化工設(shè)備，2000，2：59-63.

[4]同長(zhǎng)虹.聲發(fā)射診斷在壓力容器在線檢測(cè)中的應(yīng)用.石油化工設(shè)備，2005，3：47-49.

作者簡(jiǎn)介：吳潔慧（1964-），女，內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭人，鍋爐壓力容器等六項(xiàng)檢驗(yàn)員資格，計(jì)量工程師，研究方向：檢驗(yàn)檢測(cè)。endprint

摘要：介紹了聲發(fā)射技術(shù)的原來(lái)、歷史與發(fā)展情況、與其他無(wú)損檢測(cè)手段相比的優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)聲發(fā)射技術(shù)具體應(yīng)用作了簡(jiǎn)單說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：聲發(fā)射 壓力容器 在線檢測(cè)

1 概述

在制作壓力容器的過(guò)程中，壓力容器在對(duì)很多部位進(jìn)行連接的時(shí)候需要進(jìn)行焊接，從而導(dǎo)致焊接的部位經(jīng)常存在缺陷。在高溫高壓的作用下，如果這些缺陷部位產(chǎn)生腐蝕和裂紋等受到損傷而發(fā)生泄露或爆炸，會(huì)導(dǎo)致不堪設(shè)想的后果。因此，只有防止缺陷部位發(fā)生泄露或爆炸，才能確保生產(chǎn)能夠安全進(jìn)行，因此，我們需要對(duì)在役的壓力容器設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)。由于對(duì)在役的壓力容器設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)具有特殊性和危險(xiǎn)性大的特點(diǎn)，因此，遠(yuǎn)程測(cè)量是最常采用的方法。除此之外，對(duì)在役壓力容器進(jìn)行在線檢測(cè)還具有工作量大、難度大以及要求診斷具有一定的前瞻性和預(yù)警功能的特點(diǎn)。根據(jù)在役壓力設(shè)備的在線檢測(cè)的特點(diǎn)我們可以看出，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是不能夠滿足這些要求的，因此，在線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的聲發(fā)射技術(shù)作為一門(mén)新興技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛而成熟的應(yīng)用于在線檢測(cè)壓力容器領(lǐng)域。

2 聲發(fā)射的歷史與發(fā)展

材料中由于局域快速釋放能力而產(chǎn)生的瞬間彈性波的現(xiàn)象就是聲發(fā)射[1，2]。20世紀(jì)50年代，以德國(guó)Kaiser所做的研究工作為代表，標(biāo)志著現(xiàn)代聲發(fā)射技術(shù)的起步。根據(jù)Kaise的觀察，在變形過(guò)程中，銅、鋅、鉛以及鑄鐵和金屬合金等都會(huì)發(fā)生聲發(fā)射現(xiàn)象。而將聲發(fā)射技術(shù)首次應(yīng)用于壓力容器檢驗(yàn)的，還要追溯到1963年美國(guó)的Dunegan，到目前為止，用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器已經(jīng)將近40多年的時(shí)間。聲發(fā)射檢測(cè)一起從權(quán)模擬式到權(quán)數(shù)字式的更新在此期間已經(jīng)達(dá)到五代以上，在北美、中國(guó)以及歐洲等許多國(guó)家，都廣泛的應(yīng)用聲發(fā)射對(duì)在役壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，此外，關(guān)于聲發(fā)射的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中也做了很多的探索。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，我們看出已經(jīng)有上萬(wàn)臺(tái)大型壓力容器采用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，并且介紹壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用的文章也十分多。但是這些文章大多都是對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器的結(jié)果進(jìn)行了報(bào)道，很少文章對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器的結(jié)果進(jìn)行報(bào)道，因此，想通過(guò)這些資料和信息盡快達(dá)到掌握聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的需要，對(duì)剛從事現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射檢測(cè)的人員而言是十分不現(xiàn)實(shí)的。

20世紀(jì)70年代，我國(guó)引進(jìn)了聲發(fā)射技術(shù)，但是在我國(guó)最早采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)壓力容器設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)的單位是機(jī)械部的合肥通用機(jī)械研究院。而我國(guó)的特種設(shè)備檢測(cè)研究中心、冶金部武漢安全環(huán)保研究員以及大慶石油學(xué)院等不僅對(duì)金屬壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)和評(píng)定方法進(jìn)行了應(yīng)用，同時(shí)還進(jìn)行了較為深入的研究，此外，航天部44所也對(duì)壓力容器中符合材料的聲發(fā)射特征進(jìn)行了相關(guān)的研究和應(yīng)用。而我國(guó)在90年代，為了廣泛開(kāi)展壓力容器的檢驗(yàn)工作，燕山石化、天津石化以及勝利油田和深圳鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所等單位進(jìn)口了大型聲發(fā)射儀器。2003年8月，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布了《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)管理規(guī)定》和《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)人員考核與監(jiān)督管理規(guī)定》，這些均表明，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)正式成為檢測(cè)壓力容器最常用的無(wú)損檢測(cè)方法之一，并且我國(guó)的特種設(shè)備安全檢查法規(guī)體系已經(jīng)將壓力容器的聲發(fā)射檢驗(yàn)工作正式納入其中。據(jù)估計(jì)，我國(guó)目前從事壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)研究和檢測(cè)工作的單位、科研院以及大專(zhuān)院校約有30多家。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，經(jīng)常可能發(fā)生夾渣、未焊透、未融合等焊接缺陷的開(kāi)裂和增長(zhǎng)，還可能出現(xiàn)氧化皮的剝落、泄露等多種發(fā)射源的檢測(cè)問(wèn)題，由于我們對(duì)多臺(tái)壓力容器現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并且采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)報(bào)廢的壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，因此，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題我們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，這些十分有利于在我國(guó)廣泛推廣聲發(fā)射技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

3 聲發(fā)射的原理

金屬中的聲發(fā)射源主要包括裂紋萌生、擴(kuò)展、屈服以及塑性變形、夾渣和脫開(kāi)等。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的基本原理為：將材料內(nèi)聲發(fā)射源產(chǎn)生的彈性波通過(guò)偶合在材料表面聲的壓點(diǎn)瓷探頭轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后在寫(xiě)電信號(hào)經(jīng)過(guò)應(yīng)用電子設(shè)備的處理將其放大以及處理使之具有特性化，同時(shí)加以顯示和記錄，從而活動(dòng)材料內(nèi)聲發(fā)射源的特征參數(shù)。通過(guò)對(duì)重化工聲發(fā)射儀器在活動(dòng)中的聲發(fā)射信號(hào)的各種參數(shù)進(jìn)行分析檢驗(yàn)，能夠得知材料內(nèi)部具體的缺陷情況，如果想進(jìn)一步確定聲發(fā)射源即具體的缺陷的部位，可以采用多通道聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)。聲發(fā)射技術(shù)與超聲波、X射線、渦流等其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不同，它是一種動(dòng)態(tài)的無(wú)損檢測(cè)方法。圖1為聲發(fā)射檢測(cè)原理圖，4聲發(fā)生技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)[3，4]：與其他無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)相比，聲發(fā)射技術(shù)作為一種帶動(dòng)力學(xué)的檢驗(yàn)方法，能夠自身探測(cè)到能力作為被測(cè)試物體的本身，而超聲或射線檢測(cè)方法卻是由檢測(cè)儀器提供的。針對(duì)線性缺陷，由于聲發(fā)射技術(shù)具有很強(qiáng)的敏感性，因此能夠探測(cè)到外加結(jié)構(gòu)應(yīng)力下缺陷的基本活動(dòng)情況。采用聲發(fā)射檢測(cè)之所以能夠在一次試驗(yàn)過(guò)程中，能對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的缺陷狀態(tài)進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，那是因?yàn)闇囟热毕莶粫?huì)產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)。對(duì)在役的壓力容器采用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，可以有效的縮短檢驗(yàn)的停產(chǎn)時(shí)間甚至根本不需要停產(chǎn)。此外，將聲發(fā)射檢驗(yàn)方法應(yīng)用于密閉系統(tǒng)的耐壓試驗(yàn)中，對(duì)于由未知不連續(xù)缺陷引起的系統(tǒng)災(zāi)難性實(shí)效和限定系統(tǒng)的最高工作壓力具有有效的預(yù)防作用。

4 實(shí)例分析

如圖2（A）所示，此圖是一臺(tái)在用1000m3的液化石油氣球形儲(chǔ)罐，在1.8-2.0MPA升壓過(guò)程中的聲發(fā)射定位源圖。經(jīng)過(guò)磁粉探傷復(fù)查土中所圈的聲發(fā)射源部位，在球罐該部位表面的母材焊疤上發(fā)現(xiàn)了三條表面裂紋，其長(zhǎng)度分別為15mm，20mm，以及30mm，經(jīng)過(guò)打磨測(cè)得裂紋的最大深度為3mm。

如圖2（B）所示，此圖是一臺(tái)在用1000m3的液化石油氣球形儲(chǔ)罐，在1.6-2.0MPA的升壓過(guò)程中的聲發(fā)射定位源圖。經(jīng)過(guò)超聲波探傷以及超聲波端點(diǎn)對(duì)所圈聲發(fā)射源部位缺陷的自身高，發(fā)現(xiàn)在球罐的該部位的縱向焊縫上有一條15mm，距離外表面5mm以及自身高危10mm的深埋裂紋。

5 結(jié)論

在線檢測(cè)壓力容器時(shí)采用聲發(fā)射技術(shù)，通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證確實(shí)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，但是聲發(fā)射技術(shù)作為一門(mén)新興的技術(shù)更需要在實(shí)踐中不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴光.壓力容器安全工程學(xué)[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

[2]劉時(shí)風(fēng).環(huán)節(jié)缺陷聲發(fā)射檢測(cè)信號(hào)譜估計(jì)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別研究[D].北京：清華大學(xué)，1996.

[3]劉源.聲發(fā)射技術(shù)在在用壓力容器檢驗(yàn)中應(yīng)用研究的必要性.石油化工設(shè)備，2000，2：59-63.

[4]同長(zhǎng)虹.聲發(fā)射診斷在壓力容器在線檢測(cè)中的應(yīng)用.石油化工設(shè)備，2005，3：47-49.

作者簡(jiǎn)介：吳潔慧（1964-），女，內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭人，鍋爐壓力容器等六項(xiàng)檢驗(yàn)員資格，計(jì)量工程師，研究方向：檢驗(yàn)檢測(cè)。endprint

摘要：介紹了聲發(fā)射技術(shù)的原來(lái)、歷史與發(fā)展情況、與其他無(wú)損檢測(cè)手段相比的優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)聲發(fā)射技術(shù)具體應(yīng)用作了簡(jiǎn)單說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：聲發(fā)射 壓力容器 在線檢測(cè)

1 概述

在制作壓力容器的過(guò)程中，壓力容器在對(duì)很多部位進(jìn)行連接的時(shí)候需要進(jìn)行焊接，從而導(dǎo)致焊接的部位經(jīng)常存在缺陷。在高溫高壓的作用下，如果這些缺陷部位產(chǎn)生腐蝕和裂紋等受到損傷而發(fā)生泄露或爆炸，會(huì)導(dǎo)致不堪設(shè)想的后果。因此，只有防止缺陷部位發(fā)生泄露或爆炸，才能確保生產(chǎn)能夠安全進(jìn)行，因此，我們需要對(duì)在役的壓力容器設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)。由于對(duì)在役的壓力容器設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)具有特殊性和危險(xiǎn)性大的特點(diǎn)，因此，遠(yuǎn)程測(cè)量是最常采用的方法。除此之外，對(duì)在役壓力容器進(jìn)行在線檢測(cè)還具有工作量大、難度大以及要求診斷具有一定的前瞻性和預(yù)警功能的特點(diǎn)。根據(jù)在役壓力設(shè)備的在線檢測(cè)的特點(diǎn)我們可以看出，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是不能夠滿足這些要求的，因此，在線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的聲發(fā)射技術(shù)作為一門(mén)新興技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛而成熟的應(yīng)用于在線檢測(cè)壓力容器領(lǐng)域。

2 聲發(fā)射的歷史與發(fā)展

材料中由于局域快速釋放能力而產(chǎn)生的瞬間彈性波的現(xiàn)象就是聲發(fā)射[1，2]。20世紀(jì)50年代，以德國(guó)Kaiser所做的研究工作為代表，標(biāo)志著現(xiàn)代聲發(fā)射技術(shù)的起步。根據(jù)Kaise的觀察，在變形過(guò)程中，銅、鋅、鉛以及鑄鐵和金屬合金等都會(huì)發(fā)生聲發(fā)射現(xiàn)象。而將聲發(fā)射技術(shù)首次應(yīng)用于壓力容器檢驗(yàn)的，還要追溯到1963年美國(guó)的Dunegan，到目前為止，用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器已經(jīng)將近40多年的時(shí)間。聲發(fā)射檢測(cè)一起從權(quán)模擬式到權(quán)數(shù)字式的更新在此期間已經(jīng)達(dá)到五代以上，在北美、中國(guó)以及歐洲等許多國(guó)家，都廣泛的應(yīng)用聲發(fā)射對(duì)在役壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，此外，關(guān)于聲發(fā)射的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中也做了很多的探索。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，我們看出已經(jīng)有上萬(wàn)臺(tái)大型壓力容器采用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，并且介紹壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用的文章也十分多。但是這些文章大多都是對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器的結(jié)果進(jìn)行了報(bào)道，很少文章對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采用聲發(fā)射技術(shù)檢驗(yàn)壓力容器的結(jié)果進(jìn)行報(bào)道，因此，想通過(guò)這些資料和信息盡快達(dá)到掌握聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的需要，對(duì)剛從事現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射檢測(cè)的人員而言是十分不現(xiàn)實(shí)的。

20世紀(jì)70年代，我國(guó)引進(jìn)了聲發(fā)射技術(shù)，但是在我國(guó)最早采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)壓力容器設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)的單位是機(jī)械部的合肥通用機(jī)械研究院。而我國(guó)的特種設(shè)備檢測(cè)研究中心、冶金部武漢安全環(huán)保研究員以及大慶石油學(xué)院等不僅對(duì)金屬壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)和評(píng)定方法進(jìn)行了應(yīng)用，同時(shí)還進(jìn)行了較為深入的研究，此外，航天部44所也對(duì)壓力容器中符合材料的聲發(fā)射特征進(jìn)行了相關(guān)的研究和應(yīng)用。而我國(guó)在90年代，為了廣泛開(kāi)展壓力容器的檢驗(yàn)工作，燕山石化、天津石化以及勝利油田和深圳鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所等單位進(jìn)口了大型聲發(fā)射儀器。2003年8月，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布了《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)管理規(guī)定》和《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)人員考核與監(jiān)督管理規(guī)定》，這些均表明，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)正式成為檢測(cè)壓力容器最常用的無(wú)損檢測(cè)方法之一，并且我國(guó)的特種設(shè)備安全檢查法規(guī)體系已經(jīng)將壓力容器的聲發(fā)射檢驗(yàn)工作正式納入其中。據(jù)估計(jì)，我國(guó)目前從事壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)研究和檢測(cè)工作的單位、科研院以及大專(zhuān)院校約有30多家。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，經(jīng)?？赡馨l(fā)生夾渣、未焊透、未融合等焊接缺陷的開(kāi)裂和增長(zhǎng)，還可能出現(xiàn)氧化皮的剝落、泄露等多種發(fā)射源的檢測(cè)問(wèn)題，由于我們對(duì)多臺(tái)壓力容器現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并且采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)報(bào)廢的壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，因此，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題我們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，這些十分有利于在我國(guó)廣泛推廣聲發(fā)射技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

3 聲發(fā)射的原理

金屬中的聲發(fā)射源主要包括裂紋萌生、擴(kuò)展、屈服以及塑性變形、夾渣和脫開(kāi)等。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的基本原理為：將材料內(nèi)聲發(fā)射源產(chǎn)生的彈性波通過(guò)偶合在材料表面聲的壓點(diǎn)瓷探頭轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后在寫(xiě)電信號(hào)經(jīng)過(guò)應(yīng)用電子設(shè)備的處理將其放大以及處理使之具有特性化，同時(shí)加以顯示和記錄，從而活動(dòng)材料內(nèi)聲發(fā)射源的特征參數(shù)。通過(guò)對(duì)重化工聲發(fā)射儀器在活動(dòng)中的聲發(fā)射信號(hào)的各種參數(shù)進(jìn)行分析檢驗(yàn)，能夠得知材料內(nèi)部具體的缺陷情況，如果想進(jìn)一步確定聲發(fā)射源即具體的缺陷的部位，可以采用多通道聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)。聲發(fā)射技術(shù)與超聲波、X射線、渦流等其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不同，它是一種動(dòng)態(tài)的無(wú)損檢測(cè)方法。圖1為聲發(fā)射檢測(cè)原理圖，4聲發(fā)生技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)[3，4]：與其他無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)相比，聲發(fā)射技術(shù)作為一種帶動(dòng)力學(xué)的檢驗(yàn)方法，能夠自身探測(cè)到能力作為被測(cè)試物體的本身，而超聲或射線檢測(cè)方法卻是由檢測(cè)儀器提供的。針對(duì)線性缺陷，由于聲發(fā)射技術(shù)具有很強(qiáng)的敏感性，因此能夠探測(cè)到外加結(jié)構(gòu)應(yīng)力下缺陷的基本活動(dòng)情況。采用聲發(fā)射檢測(cè)之所以能夠在一次試驗(yàn)過(guò)程中，能對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的缺陷狀態(tài)進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，那是因?yàn)闇囟热毕莶粫?huì)產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)。對(duì)在役的壓力容器采用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，可以有效的縮短檢驗(yàn)的停產(chǎn)時(shí)間甚至根本不需要停產(chǎn)。此外，將聲發(fā)射檢驗(yàn)方法應(yīng)用于密閉系統(tǒng)的耐壓試驗(yàn)中，對(duì)于由未知不連續(xù)缺陷引起的系統(tǒng)災(zāi)難性實(shí)效和限定系統(tǒng)的最高工作壓力具有有效的預(yù)防作用。

4 實(shí)例分析

如圖2（A）所示，此圖是一臺(tái)在用1000m3的液化石油氣球形儲(chǔ)罐，在1.8-2.0MPA升壓過(guò)程中的聲發(fā)射定位源圖。經(jīng)過(guò)磁粉探傷復(fù)查土中所圈的聲發(fā)射源部位，在球罐該部位表面的母材焊疤上發(fā)現(xiàn)了三條表面裂紋，其長(zhǎng)度分別為15mm，20mm，以及30mm，經(jīng)過(guò)打磨測(cè)得裂紋的最大深度為3mm。

如圖2（B）所示，此圖是一臺(tái)在用1000m3的液化石油氣球形儲(chǔ)罐，在1.6-2.0MPA的升壓過(guò)程中的聲發(fā)射定位源圖。經(jīng)過(guò)超聲波探傷以及超聲波端點(diǎn)對(duì)所圈聲發(fā)射源部位缺陷的自身高，發(fā)現(xiàn)在球罐的該部位的縱向焊縫上有一條15mm，距離外表面5mm以及自身高危10mm的深埋裂紋。

5 結(jié)論

在線檢測(cè)壓力容器時(shí)采用聲發(fā)射技術(shù)，通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證確實(shí)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，但是聲發(fā)射技術(shù)作為一門(mén)新興的技術(shù)更需要在實(shí)踐中不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴光.壓力容器安全工程學(xué)[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

[2]劉時(shí)風(fēng).環(huán)節(jié)缺陷聲發(fā)射檢測(cè)信號(hào)譜估計(jì)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別研究[D].北京：清華大學(xué)，1996.

[3]劉源.聲發(fā)射技術(shù)在在用壓力容器檢驗(yàn)中應(yīng)用研究的必要性.石油化工設(shè)備，2000，2：59-63.

[4]同長(zhǎng)虹.聲發(fā)射診斷在壓力容器在線檢測(cè)中的應(yīng)用.石油化工設(shè)備，2005，3：47-49.

作者簡(jiǎn)介：吳潔慧（1964-），女，內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭人，鍋爐壓力容器等六項(xiàng)檢驗(yàn)員資格，計(jì)量工程師，研究方向：檢驗(yàn)檢測(cè)。endprint