声发射技术在压力容器检验当中的应用价值分析

乌力吉图

（乌海市特种设备检验所，内蒙古 乌海，016000）

声发射技术在压力容器检验当中的应用价值分析

乌力吉图

（乌海市特种设备检验所，内蒙古 乌海，016000）

压力容器在制造过程中需要焊接的部位非常多，且由于工作环境的恶劣，容易出现腐蚀、裂纹，对压力容器的使用性能造成影响，导致引发安全事故。为了确保生产安全，需要采用有效的检验方法对使用中的压力容器进行定期检验，避免安全事故的发生，本文主要针对声发射技术在压力容器检验中的应用价值进行分析。

声发射技术；压力容器；缺陷检验；应用价值

压力容器在各行各业中都有广泛的应用，是一种重要的工业设备。为了确保压力容器的使用性能和稳定性，需要对其进行检验，且检验必须为无损检验，加上其应用环境的特殊性，多需要进行远程测量，这对检测技术提出了较高的要求。声发射技术是一种新兴无损检测技术，经过多年的临床研究以逐渐成熟，并在压力容器检验中表现出了较好的应用效果。

1 声发射技术简介

声发射是指材料局部源快速释放能量产生的瞬态弹性波，其最早出现于上个世纪50年代。1963年，美国道戈恩首次将其应用于压力容器的检验中，并经过50多年的发展，其已经发展为一种比较成熟的检测技术[1]。该技术在发达国家的压力容器检验中得到了广泛的应用，并在实际应用中制定了一套规范的检测标准。我国于上个世纪七十年代初引入声发射技术，并对该技术进行了深入探索。2003年我国质量监督检验总局就发布了《特种设备检验检测机构管理规定》，将声发射技术纳入压力容器检测常用方法[2]。自此，实际检验工作中有许多企业选择该技术进行检测。声发射技术主要是利用探头采集材料内部声发射源产生的弹性波，并利用相关软件将其转化为电信号，并将信号进行处理，并根据其特征参数判断有无缺陷。若使用多通道声发射检测技术，能够精确缺陷位置。声发射技术具有无损的优势，并且区别于超声波检测技术、X射线检测技术，在压力容器检验中具有重要的作用。

自上个世纪60年代首台声发射仪器研发以来，经过多次更新换代，在结构、功能、价格方面发生了较大的变化，目前市面中的声发射仪器可分为单功能型声发射仪器和多功能型声发射仪器。单功能型声发射仪器主要由传感器、放大器、处理器等仪器构成，具有信号测量、数据分析及记录等功能，传感器在输出信号之后，经由放大器处理后通过滤波器进行频率分析，放大器进一步放大频率，电路探测单元将信号参数提取后进行计算，并最终输入到显示单元。

2 声发射技术在压力容器检验中的应用价值分析

随着计算机技术的不断发展，早期定位计算逐渐扩展至数据采集、分析和显示等一体化功能。在同时，信号处理、技术测量等参数分析技术也得到了很大的进步。国内目前采用微信计算机制作声发射系统，并采用多处理器的够在进行参数测量，这促使波击、振铃、能量、幅度、持续时间、平均信号灯参数的测量更加精准，并且避免了数据丢失等现象的发生[3]。

2.1 声发射技术的功能

早期的单功能型声发射仪器主要是通过比较电路形成的脉冲计数转换呈数据模型，以X-Y的方式进行记录，这种粗放的方式早已被淘汰，现代多采用多参数测量电路替代。多功能型声发射仪器具备传统的源定位计算，具有数据采集、分析等更为完善的功能，并且在技术类参数和几波参数类测量与计算方面具有较好的应用性能，且随着数字化技术的不断发展，在实时性、精确度以及功能性方面有了较大的提升。目前国内主要采用的是微型计算机控制系统，该系统能够通过多处理器并行的方式提升运行效率，能够进行两个或以上独立信号通道的参数测量、分析。

2.2 声发射技术的优点

声发射技术主要是根据材料内部发声源产生的弹性波来观察有无缺陷，是一种成熟的检测技术，其优点主要在于以下几点：①声发射技术是一种动态检测技术，其检测得到的信号来源于其本身，而不像超声检测方法一样是由检测器发出；②声发射技术对线性缺陷的敏感度较高，其能够检测到外部应力造成缺陷，并且稳定缺陷产生的声发射信号也较为稳定；③在检测过程中，声发射检测能够对压力容器整体构造存在的缺陷进行评价；④可连续、实时提供由于负荷、时间以及温度等参数变化引起发声源信号的变化，适用于压力容器的在线监控以及警报系统；⑤由于对被检测物件的要求不高，能够适用于工作环境恶劣的场所，例如高温、核辐射、易燃、易爆以及有毒气体等环境；⑥能够进行实时、连续和定期检测，能够满足实际生产的各种需求，从而减少检验花费时间，对生产的影响小，有助于保障企业的经济效益；⑦声发射技术能够预估压力容器的最高负荷压力，从而进行预前评估，具有较好的警示作用；⑧对检测物体的形态要求不高，能够适用于形态复杂压力容器的检验工作。声发射技术具有较多的优势，目前被广泛应用于压力容器的检验中。

2.3 声发射技术的发展趋势

我国在声发射技术方面的研究处于世界领先地位，开发了现代谱分析、小波分析、人工神经网络模式识别等技术，对于发声源的性质和缺损程度具有较高的辨识效果。声发射技术能够有效获取内部缺陷情况，并且对于发声源的位置可以通过时差、定位和次序等方式进行确认。该技术既不影响实际生产，同时能够确保容器的使用稳定性，保障企业的经济效益。但是目前对于声发射技术的可操作性尚未达到理想标准，难以根据发声源信号准确判断裂纹的危险性，并且很难对压力容器进行完整性评价。不断完善声发射技术是其在压力容器无损检验中的主要趋势。

3 结束语

声发射能够有效观察到压力容器有无缺陷存在，能够及时发现容器存在的危险源，声发射技术具有操作便捷、经济实惠、敏感度高等优点，能够实现在线监测，在压力容器检测中具有较好的应用效果。

（References）

[1]张好东,李云振,李小童,等.铸铁烘缸压力容器有限元分析及水压试验的声发射监测[J].制造技术与机床,2015,23(11)：13-15.

[2]刘哲军,张志超,葛丽,等.定位集中度对 TC4钛合金环形压力容器声发射严重性评价的影响[J].无损检测,2016,23(2)：18-23.

[3]许桢英,黄俊,高书苑,等.基于LabVIEW的压力容器缺陷声发射监测系统的设计[J].测控技术,2014,33(4)：38-40.

乌力吉图(1987-)，男，内蒙古乌海人，蒙古族，工程硕士，助理工程师，研究方向：机械工程，机械设备的管理与维修，特种设备检验(压力容器、LNG、CNG等)。