声发射在役储罐检测中的应用

张周平++胡阿妮

【摘 要】 储罐是承受压力类的特殊设施，大量地运用在石油、国防、化工、航天、机械、轻工、航空、冶金等工业方面的生产和人类生存上。随着储罐使用时间的增长，储罐的安全及检测评价成为了使用及管理者所关心的问题。本文首先介绍了声发射检测的基本原理以及优点，然后从声发射检测实施的角度出发，探讨了声发射在役储罐中的应用。

【摘 要】 储罐  声发射  检测  腐蚀

储罐是承受压力类的特殊设施，大量地运用在石油、国防、化工、航天、机械、轻工、航空、冶金等工业方面的生产和人类生存上。由于储罐长时间处于压力作用下，同时存在不可避免的老化，储罐内部原料及外部天气等自然原因的腐蚀等自然和人为损坏等多种原因，储罐裂纹破损的情况时有发生，这给工厂的安全生产带来了巨大隐患。因此储罐的生产监测维护和安全运行已成为重要的研究课题，储罐裂纹和缺陷的检测和定位已成为一个日益紧迫的问题，迫切需要研究储罐裂纹以及缺陷检测技术和开发裂纹检测灵敏度高、缺陷定位精度高的储罐缺陷检测系统。

1 声发射检测技术概述

材料里部某些范围在受到外界（温度或者应力）的影响下，随着能量迅速放出进而出现的瞬态弹性波现象叫做声发射。声发射起源于20世纪50年代，德国发明的一种检测科技，在20世纪80年代初被人们慢慢认同，随后被众多较为强大国家的注重，在工业应用、试验研究和理论研究范略实行大量的研究，也因此获得了很大的成就。

1.1 声发射检测的基本原理

声发射源发射出的弹性波会传送到材料的表皮，导致能够运用声发射传感器探察的表皮位移，这些探测器将材料的机械振动通过压电效应转换为电信号，然后被放大、处理和记录。依据探察的声发射信号实行解析和推测，以便探寻材料释放声发射的体制。

1.2 声发射检测技术的优点

声发射检测技术与其它的无损检测技术相比，有一些好处，主要体现在：（1）声发射属于动态检测技术，被检测物体本身的能量信号能够直接被声发射探察到，并不类似于射线探伤或者超声，来源于无损检测仪器。（2）能够获取与缺陷的动态信号相关的信息，并且能够了解缺陷的实质的危害状况、预期使用时长与机制的完整性。（3）声发射检测技术能够探测到线状缺陷，它可以探察到受到外加结构应力的作用下的缺陷的动态状况，稳态的缺陷不会释放声发射信号。（4）能够供应伴随温度、时间与载荷等外围变量而改变的连续信号或者实时瞬态，适合运用在过程监测和早期或者接近毁坏的预测。（5）对于被检检测的工件的靠近程度不大，因此适合运用在别的无损检测技术很难或者没法靠近（如剧毒、易爆、易燃、核辐射和高低温等）的情况下的探测。（6）运用在在役设施的定期检测，能够缩减设施停产时间或不必停产。（7）运用在设施的加载试验，能够防止因未知不连续导致的系统灾难性失效与限定系统最高工作载荷。（8）不会受到设备的几何形状的影响，适合运用在别的技术无法检测的复杂形状设备，适合运用范略较广，近乎一切材料在断裂与变形时候都会释放声发射。

2 声发射检测技术的实行步骤

2.1 检测仪器

检测使用的仪器为智能声发射仪，该仪器采用全波形采集技术，具有波形显示和数据存储功能，利用储罐表面定位，并结合信号处理技术可以较好地对缺陷进行定量和定位。

2.2 传感器的布置

根据储罐的不同容积来确定所需传感器的个数，即声发射仪的通道数。传感器的布置的方位可随意，先输入焊缝结构与储罐的体积，软件会计算设备，能够提供比较好的传感器摆放图。在一般情况下，传感器布置在接近焊缝，若需要方便计算缺陷的方位，一般将传感器摆放成三角形。

2.3 加载与检测

对于储罐的定期检测，实行声发射检验时，必须对储罐进行加载。然而对储罐完整的检测时，必须进行水压测验，因而将水压当作载荷。依据储罐的设置压力来判定水压测验的压力，在实施保压与加压时收集声发射释放的信号。

2.4 缺陷的定位与定量

因为此设备能够实时采集检测结果，因此在收集信号的时就能够获得缺陷的能量方位与大小，并且检验完成后，还能够对储存的信息实行解析，以便进一步推断缺陷。

3 声发射在役储罐检测的应用

3.1 声发射检测技术的应用范围

现今，声发射技术注重运用在别的检测技术很难或者无法运用的构建与环境，当前在石化方面主要运用在压力管线、球形容器、低温容器的检验与结构全面性评论，检测埋地管道的泄漏和常压储罐的底部泄漏等方面。另外，在电力工业、材料试验、民用工程、航天航空、金属加工以及交通运输等领域都有一定的应用。

3.2 声发射在役储罐检测应用中易出现的问题以及预防措施

（1）储罐壁侧板内部与外部防腐层掉落、局部区域穿洞、严重腐蚀。（2）罐顶板变形严重，腐蚀穿孔，防腐层大面积脱落罐顶板腐蚀严重。（3）储罐底部板严重腐蚀、直至穿孔。储罐罐底板防腐层大部分掉落，严重破损，罐底几乎失去防腐层。罐底板腐蚀减薄严重，并存在大量大面积蚀坑或腐蚀严重造成大面积穿孔;也存在储罐底部板出现一些点蚀。

此些问题对于储罐的安全运作将造成很大的隐患，即使现今的检测技术和检测方式已经能够探测出很多隐患，但依然存在一定的局限性。例如，对于储罐壁部板和储罐底部板的检验，要求储罐在停产状况下，并且需要储罐里部的介质全部清理，这不仅影响到储罐的正常运行，还要投入大量的人力、财力进行清罐工作，检验部门的检验周期也因此变长，给用检双方都带来很大的不便;除此之外，目前的检测技术，探测到的大部分属于静态的缺陷，在储罐的运用进程中，特别要防止的是在运行过程中发展的活性缺陷，这种缺陷一旦由于各种原因而发生失稳扩展或穿孔等，就会导致设备提前失效，缩短使用寿命，并发生严重的泄漏、爆炸事故，因此，研究在用储罐中活性缺陷的检测，具有重大的社会效益和经济效益。

总而言之，声发射作为一种较为新型的检测手段，已在压力容器、压力管道、起重机械等很多领域有所应用。声发射检测活性源的特点很合适检测和经济性、安全性有一定关系的特定设施。作为目前越来越成熟的声发射检测技术，因具有简捷、经济、灵敏度高，又能检测“动态”缺陷等特点，已发展成为金属压力容器检测和安全评定的主要无损检测方法之一。因为声发射检测通常在储罐受载时实行动态全面监控，因此较适合对那些难以实行内部检验和焊缝中存在大量超标缺陷的压力容器的检验和安全评定。了解目前的储罐检测技术，并且熟知最新检验检测方式，才能够使储罐检测技术获得更大的成。

参考文献

[1]种红蕾.声发射技术在储罐安全检测中的应用与研究[D].青岛科技大学，2013.

[2]张涛.储罐声发射罐底腐蚀检测数据采集环节的若干问题研究[D].天津大学，2010.

[3]朱玉明.声发射技术在大型压力容器检验中的应用研究[D].南京林业大学，2006.

[4]姚舜刚.立式储罐声发射在线检测技术的试验研究和应用[D].浙江工业大学，2006.endprint