聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值分析

烏力吉圖

（烏海市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，內(nèi)蒙古 烏海，016000）

聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值分析

烏力吉圖

（烏海市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，內(nèi)蒙古 烏海，016000）

壓力容器在制造過(guò)程中需要焊接的部位非常多，且由于工作環(huán)境的惡劣，容易出現(xiàn)腐蝕、裂紋，對(duì)壓力容器的使用性能造成影響，導(dǎo)致引發(fā)安全事故。為了確保生產(chǎn)安全，需要采用有效的檢驗(yàn)方法對(duì)使用中的壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)，避免安全事故的發(fā)生，本文主要針對(duì)聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行分析。

聲發(fā)射技術(shù)；壓力容器；缺陷檢驗(yàn)；應(yīng)用價(jià)值

壓力容器在各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，是一種重要的工業(yè)設(shè)備。為了確保壓力容器的使用性能和穩(wěn)定性，需要對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，且檢驗(yàn)必須為無(wú)損檢驗(yàn)，加上其應(yīng)用環(huán)境的特殊性，多需要進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量，這對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出了較高的要求。聲發(fā)射技術(shù)是一種新興無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的臨床研究以逐漸成熟，并在壓力容器檢驗(yàn)中表現(xiàn)出了較好的應(yīng)用效果。

1 聲發(fā)射技術(shù)簡(jiǎn)介

聲發(fā)射是指材料局部源快速釋放能量產(chǎn)生的瞬態(tài)彈性波，其最早出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)50年代。1963年，美國(guó)道戈恩首次將其應(yīng)用于壓力容器的檢驗(yàn)中，并經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，其已經(jīng)發(fā)展為一種比較成熟的檢測(cè)技術(shù)[1]。該技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家的壓力容器檢驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并在實(shí)際應(yīng)用中制定了一套規(guī)范的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)于上個(gè)世紀(jì)七十年代初引入聲發(fā)射技術(shù)，并對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了深入探索。2003年我國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)總局就發(fā)布了《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)管理規(guī)定》，將聲發(fā)射技術(shù)納入壓力容器檢測(cè)常用方法[2]。自此，實(shí)際檢驗(yàn)工作中有許多企業(yè)選擇該技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。聲發(fā)射技術(shù)主要是利用探頭采集材料內(nèi)部聲發(fā)射源產(chǎn)生的彈性波，并利用相關(guān)軟件將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并將信號(hào)進(jìn)行處理，并根據(jù)其特征參數(shù)判斷有無(wú)缺陷。若使用多通道聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)，能夠精確缺陷位置。聲發(fā)射技術(shù)具有無(wú)損的優(yōu)勢(shì)，并且區(qū)別于超聲波檢測(cè)技術(shù)、X射線檢測(cè)技術(shù)，在壓力容器檢驗(yàn)中具有重要的作用。

自上個(gè)世紀(jì)60年代首臺(tái)聲發(fā)射儀器研發(fā)以來(lái)，經(jīng)過(guò)多次更新?lián)Q代，在結(jié)構(gòu)、功能、價(jià)格方面發(fā)生了較大的變化，目前市面中的聲發(fā)射儀器可分為單功能型聲發(fā)射儀器和多功能型聲發(fā)射儀器。單功能型聲發(fā)射儀器主要由傳感器、放大器、處理器等儀器構(gòu)成，具有信號(hào)測(cè)量、數(shù)據(jù)分析及記錄等功能，傳感器在輸出信號(hào)之后，經(jīng)由放大器處理后通過(guò)濾波器進(jìn)行頻率分析，放大器進(jìn)一步放大頻率，電路探測(cè)單元將信號(hào)參數(shù)提取后進(jìn)行計(jì)算，并最終輸入到顯示單元。

2 聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用價(jià)值分析

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，早期定位計(jì)算逐漸擴(kuò)展至數(shù)據(jù)采集、分析和顯示等一體化功能。在同時(shí)，信號(hào)處理、技術(shù)測(cè)量等參數(shù)分析技術(shù)也得到了很大的進(jìn)步。國(guó)內(nèi)目前采用微信計(jì)算機(jī)制作聲發(fā)射系統(tǒng)，并采用多處理器的夠在進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，這促使波擊、振鈴、能量、幅度、持續(xù)時(shí)間、平均信號(hào)燈參數(shù)的測(cè)量更加精準(zhǔn)，并且避免了數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象的發(fā)生[3]。

2.1 聲發(fā)射技術(shù)的功能

早期的單功能型聲發(fā)射儀器主要是通過(guò)比較電路形成的脈沖計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換呈數(shù)據(jù)模型，以X-Y的方式進(jìn)行記錄，這種粗放的方式早已被淘汰，現(xiàn)代多采用多參數(shù)測(cè)量電路替代。多功能型聲發(fā)射儀器具備傳統(tǒng)的源定位計(jì)算，具有數(shù)據(jù)采集、分析等更為完善的功能，并且在技術(shù)類參數(shù)和幾波參數(shù)類測(cè)量與計(jì)算方面具有較好的應(yīng)用性能，且隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，在實(shí)時(shí)性、精確度以及功能性方面有了較大的提升。目前國(guó)內(nèi)主要采用的是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過(guò)多處理器并行的方式提升運(yùn)行效率，能夠進(jìn)行兩個(gè)或以上獨(dú)立信號(hào)通道的參數(shù)測(cè)量、分析。

2.2 聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

聲發(fā)射技術(shù)主要是根據(jù)材料內(nèi)部發(fā)聲源產(chǎn)生的彈性波來(lái)觀察有無(wú)缺陷，是一種成熟的檢測(cè)技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)主要在于以下幾點(diǎn)：①聲發(fā)射技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)得到的信號(hào)來(lái)源于其本身，而不像超聲檢測(cè)方法一樣是由檢測(cè)器發(fā)出；②聲發(fā)射技術(shù)對(duì)線性缺陷的敏感度較高，其能夠檢測(cè)到外部應(yīng)力造成缺陷，并且穩(wěn)定缺陷產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)也較為穩(wěn)定；③在檢測(cè)過(guò)程中，聲發(fā)射檢測(cè)能夠?qū)毫θ萜髡w構(gòu)造存在的缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)；④可連續(xù)、實(shí)時(shí)提供由于負(fù)荷、時(shí)間以及溫度等參數(shù)變化引起發(fā)聲源信號(hào)的變化，適用于壓力容器的在線監(jiān)控以及警報(bào)系統(tǒng)；⑤由于對(duì)被檢測(cè)物件的要求不高，能夠適用于工作環(huán)境惡劣的場(chǎng)所，例如高溫、核輻射、易燃、易爆以及有毒氣體等環(huán)境；⑥能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)和定期檢測(cè)，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的各種需求，從而減少檢驗(yàn)花費(fèi)時(shí)間，對(duì)生產(chǎn)的影響小，有助于保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；⑦聲發(fā)射技術(shù)能夠預(yù)估壓力容器的最高負(fù)荷壓力，從而進(jìn)行預(yù)前評(píng)估，具有較好的警示作用；⑧對(duì)檢測(cè)物體的形態(tài)要求不高，能夠適用于形態(tài)復(fù)雜壓力容器的檢驗(yàn)工作。聲發(fā)射技術(shù)具有較多的優(yōu)勢(shì)，目前被廣泛應(yīng)用于壓力容器的檢驗(yàn)中。

2.3 聲發(fā)射技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)在聲發(fā)射技術(shù)方面的研究處于世界領(lǐng)先地位，開(kāi)發(fā)了現(xiàn)代譜分析、小波分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別等技術(shù)，對(duì)于發(fā)聲源的性質(zhì)和缺損程度具有較高的辨識(shí)效果。聲發(fā)射技術(shù)能夠有效獲取內(nèi)部缺陷情況，并且對(duì)于發(fā)聲源的位置可以通過(guò)時(shí)差、定位和次序等方式進(jìn)行確認(rèn)。該技術(shù)既不影響實(shí)際生產(chǎn)，同時(shí)能夠確保容器的使用穩(wěn)定性，保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是目前對(duì)于聲發(fā)射技術(shù)的可操作性尚未達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)，難以根據(jù)發(fā)聲源信號(hào)準(zhǔn)確判斷裂紋的危險(xiǎn)性，并且很難對(duì)壓力容器進(jìn)行完整性評(píng)價(jià)。不斷完善聲發(fā)射技術(shù)是其在壓力容器無(wú)損檢驗(yàn)中的主要趨勢(shì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

聲發(fā)射能夠有效觀察到壓力容器有無(wú)缺陷存在，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)容器存在的危險(xiǎn)源，聲發(fā)射技術(shù)具有操作便捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、敏感度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，在壓力容器檢測(cè)中具有較好的應(yīng)用效果。

（References）

[1]張好東,李云振,李小童,等.鑄鐵烘缸壓力容器有限元分析及水壓試驗(yàn)的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2015,23(11)：13-15.

[2]劉哲軍,張志超,葛麗,等.定位集中度對(duì) TC4鈦合金環(huán)形壓力容器聲發(fā)射嚴(yán)重性評(píng)價(jià)的影響[J].無(wú)損檢測(cè),2016,23(2)：18-23.

[3]許楨英,黃俊,高書(shū)苑,等.基于LabVIEW的壓力容器缺陷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù),2014,33(4)：38-40.

烏力吉圖(1987-)，男，內(nèi)蒙古烏海人，蒙古族，工程碩士，助理工程師，研究方向：機(jī)械工程，機(jī)械設(shè)備的管理與維修，特種設(shè)備檢驗(yàn)(壓力容器、LNG、CNG等)。