壓力容器無損檢測
——聲發(fā)射檢測技術

谷曉森

（大慶煉化公司儲運廠原料車間，黑龍江 大慶 163000）

壓力容器在石油化工、鋼鐵制造、食品檢測等多個行業(yè)領域中廣泛使用的設備，且與人們的日常生活具有緊密的聯(lián)系性。從一定程度上來說，壓力容器屬于具有較高危險性的特種承壓設備，承受著高溫、劇毒以及易燃等物質的高壓，運行的過程中易出現(xiàn)爆炸等危險情況。而一旦出現(xiàn)爆炸或者泄漏等危險情況，易出現(xiàn)火災以及大面積中毒的情況，給周圍的環(huán)境造成嚴重的污染。鑒于此，國內外對于壓力容器的設計與制造設定了嚴格的要求，通過利用無損檢測技術檢驗壓力容器是否達到合格的標準。通過多年的實踐，聲發(fā)射檢測技術成為了主要檢測壓力容器性能的無損檢測手段，取得效果比較顯著。

1 國內壓力容器聲發(fā)射檢測的發(fā)展歷程

我國于20世紀70年代中期首先開展了對壓力容器聲發(fā)射檢測技術的研究，并于80年代在中國特種設備檢測研究中心對壓力容器發(fā)射檢測技術作出了進一步的完善研究，如對燕山石化、天津石化等化工場中的鍋爐壓力容器做出了細致的無損檢測，并取得了較好的檢測結果。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的石化企業(yè)檢測單位與專業(yè)檢測單位相繼引進了大型聲發(fā)射設備，廣泛地開展對壓力容器的檢測工作，以便更好地確保壓力容器的使用安全性與規(guī)范性。

通過應用聲發(fā)射檢測技術可以有效地鑒定壓力容器的性能是否達標，防止出現(xiàn)安全事故?，F(xiàn)階段，多個技術監(jiān)督系統(tǒng)與軍隊系統(tǒng)積極地購買多通道的聲發(fā)射檢測設備，對壓力容器實行全方位的檢測工作。為了更好地規(guī)范壓力容器聲發(fā)射檢測技術的內容與方法，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局相繼出臺了《特種設備檢驗檢測機構管理規(guī)定》與《特種設備檢驗檢測人員考核與監(jiān)督管理規(guī)則》等兩大政策內容。隨著相關政策的不斷完善與改進，壓力容器的聲發(fā)射檢測技術成為了我國特種設備主要應用的無損檢測技術。

2 聲發(fā)射檢測技術的應用優(yōu)勢與應用原理

2.1 應用優(yōu)勢

我們將材料內部的局域部分在受到外界承載力影響或者溫度影響的作用下，能夠在其內部產(chǎn)生釋放大量的瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱之為聲發(fā)射。在實際的檢測中，受到聲發(fā)射信號強度較差的影響，人耳很難分辨出聲發(fā)射的信號信息。針對于此，在日常的檢測中我們必須借助靈活性與敏捷性較高的傳感器或者其它的電子設備才能夠完成有效地檢測。而聲發(fā)射檢測技術可以有效地滿足上述的要求，并且能夠在壓力容器的無損檢測中發(fā)揮出較大的功能與作用。以下結合自身的工作經(jīng)驗，將聲發(fā)射檢測技術的應用優(yōu)勢做出總結與歸納。

第一，區(qū)別于常規(guī)的無損檢測方法，聲發(fā)射檢測技術在大體上屬于一種動態(tài)檢測方法，可以有效地探測到被測物本身具備的能量信息。在這一點上與射線探傷方法等由無損檢測儀器提供的檢測內容具有明顯的區(qū)別。通過應用聲發(fā)射檢測技術可以有效地檢測出設備內部結構存在的缺陷或者隱患，結合動態(tài)分析的方法，能夠對設備內部結構的損害程度做出合理化的評析。

第二，聲發(fā)射檢測方法對被檢測設備內部的線性缺陷反應敏感，可以有效地探測到外加結構應力下線性存在的缺陷問題，最重要的是，在檢測的過程中，較穩(wěn)定的缺陷不會產(chǎn)生聲發(fā)射信號，對于大型構件而言，利用聲發(fā)射檢測技術可以快速地完成整體檢測，極大程度上可以有效地提升檢測的實際效率。除此之外，在實際檢測的過程中，聲發(fā)射檢測技術能夠探測與評析整個壓力容器內部結構的缺陷狀態(tài)。

第三，聲發(fā)射檢測技術可以根據(jù)容器內部缺陷的變化狀態(tài)為外界提供有效的信息，基本上可以實現(xiàn)實時監(jiān)控的檢測要求，這一點要比傳統(tǒng)的檢測方法更加細致化與科學化。且對于在役壓力容器而言，通過利用聲發(fā)射檢測技術對其開展定期性的檢測。在此基礎上，可以結合具體的檢測與反饋信息縮短檢驗的停產(chǎn)時間，或者是根據(jù)具體的信息判斷是否需要生產(chǎn)。另外，對于一些難以接近檢測環(huán)境的設備而言，聲發(fā)射檢測技術也可以完成遠程監(jiān)控的檢測工作。

2.2 應用原理

一般來說，壓力容器聲發(fā)射檢測技術主要涉及到的應用原理為：基于壓力容器聲發(fā)射信號源分析與解釋的基礎上，對壓力容器進行檢測實驗。在實際的應用中，發(fā)現(xiàn)裂紋擴展現(xiàn)象是現(xiàn)場壓力容器使用過程中極容易出現(xiàn)的問題。這里所說的裂紋主要是指容器尖端受到塑性變形的影響，進一步地擴展了裂紋的變形速度。對于塑性材料而言，在其受到強烈外力的作用下，由于第一相硬質點與基體材料變形不同步的影響，因此第一相硬質點產(chǎn)生微孔時很容易在外力的作用下，在微孔表面形成初始裂紋。

隨著裂紋的不斷拓展，裂紋尖端很容易受到塑性區(qū)域的作用而形成宏觀性裂紋，會對壓力容器的使用性能產(chǎn)生較為嚴重的影響，很容易出現(xiàn)爆炸的情況。為了有效地避免上述情況的出現(xiàn)，我們可以通過利用聲發(fā)射檢測技術對壓力容器的具體損害點和出現(xiàn)裂紋的位置進行準確的定位，并對實際的損害情況作出合理的評估與預測，避免裂紋情況的進一步擴大。

除此之外，還會有一種情況導致裂紋情況的出現(xiàn)，那就是壓力容器在實際運行或者試驗的時候，其受到荷載力的作用使得自身的內壁承受超出規(guī)定范圍的應力壓力，使得容器內部組織遭到一定的破壞，且這種“破壞”會隨著應力作用時間的延長而加速壓力容器內部的錯位移動情況。一般來說，材料強度最薄弱的位置會最先產(chǎn)生裂紋，且受到荷載力的作用會不斷延伸。在裂紋產(chǎn)生的時候，經(jīng)常會伴有微弱的音響信號。此時我們可以利用聲發(fā)射檢測技術擴大設備發(fā)出的音響信號，在此基礎上利用計算機處理方法，準確地找到裂紋的具體位置。

3 壓力容器無損檢測中聲發(fā)射技術的應用流程

3.1 基本流程

壓力容器在實際的應用過程中，需要按照現(xiàn)行的流程標準實行聲發(fā)射檢測過程。一般來說，在具體的檢測過程中，首先需要做的是進行各項設備的檢測，確定好需檢測的設備。其次需要做的是確定傳感器陣列以及完成傳感器的布置工作。在此基礎上檢測線路是否連接完整與準確，在此過程中需要及時地排除噪聲的干擾，避免檢測出現(xiàn)相應的誤差。最后，工作人員結合聲發(fā)射檢測技術的具體原理，全方位地實行系統(tǒng)校驗，并結合具體的問題進行耐壓試驗，收集好聲發(fā)射信號。在完成上述步驟流程之后，相關人員需要結合具體的檢測數(shù)據(jù)進行結果分析工作，并整理得出檢測報告。

3.2 在線測定流程

一旦檢測設備存在缺陷問題，由于實際需求不能立即停產(chǎn)時，相關人員需要借助在線檢測技術完成對壓力容器設備的質量評測工作。具體的操作為將設備升壓到最大的工作壓力狀態(tài)下，并持續(xù)地保持升壓直到壓力升到最大值停止。在此基礎上保持一段時間，使容器內部的壓力保持在恒定的壓力狀態(tài)下，此時工作人員應該仔細地收集聲發(fā)射信號且做出分析，及時地發(fā)現(xiàn)壓力容器內部的缺陷位置，根據(jù)內部的裂紋情況，判定壓力容器的穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 缺陷評定流程

在對設備缺陷進行評估的時候，需要做好以下幾點，首先，相關人員需要清空容器，做好發(fā)射源部位的確定工作；其次，需要在檢測的過程中運用多種檢測技術確定容器殼體是否存在缺陷問題；第三，在缺陷的評定過程中，相關人員必須嚴格遵守相關規(guī)定對壓力容器的內部及表面進行全方位的檢測，并對容器壁開展測厚檢測工作。

4 結語

總而言之，在正常生產(chǎn)的前提條件下，通過利用聲發(fā)射檢測技術可以確保容器的使用性能與運行水準達到規(guī)范化的標準，同時能夠確保容器的安全使用效果與延長容器的檢驗周期，極大程度上可以為使用者帶來可觀的經(jīng)濟效益與安全化的使用效果?，F(xiàn)階段國內的聲發(fā)射檢測技術，所體現(xiàn)出來的評判標準尚未滿足使用者的實際需求。針對于此，相關人員應加大對聲發(fā)射檢測技術的研究力度，有效地完善聲發(fā)射檢測技術在壓力容器無損檢測中的使用效果，滿足聲發(fā)射檢測技術的發(fā)展要求。

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