液氨罐式集装箱声发射检测及缺陷评定的研究

谢旭梦 吴旭景（浙江省特种设备检验研究院，浙江 杭州 310000）

受技术和成本限制，国内在液氨罐式集装箱全面检验领域与国际先进水平存在着较大差距，而替代传统检验方法的外部缺陷检测则存在着可靠性方面的疑虑，为了真正实现液氨罐式集装箱可靠无损检测，正是本文就液氨罐式集装箱声发射检测及缺陷评定展开具体研究的原因所在。

1 声发射检测过程

1.1 检测对象

本文选择了超纯液氨罐式集装箱作为研究对象，其容积为24.1mm3、设计压力2.2MPa、壁厚20mm、材质为16MnDR。

1.2 仪器参数设定

图1为传感器布置示意图，表1为声发射仪器参数设定，检测采用的仪器为美国进口的SAMOS型48通道声发射仪、DP15I型号的传感器，检测采用密布传感器逐点监测定位缺陷的声发射检测方法[1]。

图1 传感器布置示意图

表1 声发射仪器参数设定

1.3 气密性试验加载过程

由于本文所采用的声发射检测无法实现两次加载循环，因此检测无法进行缺陷源的定量等级评价，这与声发射检测应用中第二次加载循环的复验属性存在着直接联系，图2对超纯液氨罐式集装箱声发射检测气密性试验载荷曲线进行了直观展示，结合该图可以清楚的发现声发射检测应用中的四个加载阶段。

图2 声发射检测的四个加载阶段载荷曲线

2 数据分析

超纯液氨罐式集装箱声发射检测前三个加载阶段未出现异常，但在第四个加载阶段压力临近2.2MPa时，大量的声发射信号集中现象出现在3号通道，这一情况贯穿于2.2MPa保压阶段。

2.1 幅值分析

在对第四个加载阶段传感器幅值进行的分析中，笔者发现多数处于60dB以下的幅值并不是很高，且该幅值信号具备活性强和瞬时特征，由此说明3号通道处存在异常声发射源[2]。

2.2 波形分析

在笔者任选突发型声发射聚集信号开展的分析中发现，该信号属于典型的冲击波，这就可以判断其中无信号波形混入且信号指向性明确，同时该选取信号波形特征的能量为1/10uv.s、持续时间33ms、中心频率268kHz。

2.3 能量分析

在对全过程能量进行的分析中，3号通道的能量图直观展示了2.2MPa保压过程的信号能量多数情况下集中处于较低区域，这一能量分析与上文开展额幅值分析存在极大不同，考虑到这一过程基本上不存在高能量信号，金属内部缺陷的可能基本被排除。

2.4 数据滤波处理

在对采集到声发射信号进行的后期滤波处理中，笔者选择了能量≤1的信号作为处理对象，由此对2.2MPa保压过程幅值信号开展了更加深入分析，最终确定了异常声发射信号为外界噪声，由此便从信号层面排除了超纯液氨罐式集装箱本体存在活性缺陷。

3 缺陷评定分析

虽然上文提到的超纯液氨罐式集装箱声发射检测最终将出现的异常声发射信号确定为外界噪声，但假设噪声滤波处理后发现幅值信号的大量瞬时能量集中现象仍然存在，且信号能量的大小与正常金属缺陷存在一个数量级的差距，但由于其按照行业规定仍旧属于强活性缺陷信号，这就使得超纯液氨罐式集装箱必须应用其他方法进行复查，而如果采用射线开展的复查结果为Ⅰ级片，这种情况下如何判断超纯液氨罐式集装箱的安全性。由此可见，如果出现上述假设情况，本文认为这是由于压力容器的评判标准与声发射检测标准存在交叉区域，这就使得一些小缺陷未被纳入评定，但活性较高的缺陷往往现快速增加趋势，因此超纯液氨罐式集装箱应视作不合格的压力容器，且必须进行缺陷修复。

4 结语

综上分析可知，声发射检测能够较好服务于液氨罐式集装箱，而结合声发射检测假设开展的缺陷评定分析，则证明了研究的学术价值。

[1]张海峰,王建伟,李东阳.基于小波包熵的天然气管道阀门内漏分析方法[J].油气储运,,：1-6.

[2]李宁,莫宏,梅盛开.光纤光栅声发射检测新技术用于轴承状态监测的研究[J].振动与冲击,2015,3403：172-177.