谷晓森
(大庆炼化公司储运厂原料车间,黑龙江 大庆 163000)
压力容器在石油化工、钢铁制造、食品检测等多个行业领域中广泛使用的设备,且与人们的日常生活具有紧密的联系性。从一定程度上来说,压力容器属于具有较高危险性的特种承压设备,承受着高温、剧毒以及易燃等物质的高压,运行的过程中易出现爆炸等危险情况。而一旦出现爆炸或者泄漏等危险情况,易出现火灾以及大面积中毒的情况,给周围的环境造成严重的污染。鉴于此,国内外对于压力容器的设计与制造设定了严格的要求,通过利用无损检测技术检验压力容器是否达到合格的标准。通过多年的实践,声发射检测技术成为了主要检测压力容器性能的无损检测手段,取得效果比较显著。
我国于20世纪70年代中期首先开展了对压力容器声发射检测技术的研究,并于80年代在中国特种设备检测研究中心对压力容器发射检测技术作出了进一步的完善研究,如对燕山石化、天津石化等化工场中的锅炉压力容器做出了细致的无损检测,并取得了较好的检测结果。经过多年的发展,我国的石化企业检测单位与专业检测单位相继引进了大型声发射设备,广泛地开展对压力容器的检测工作,以便更好地确保压力容器的使用安全性与规范性。
通过应用声发射检测技术可以有效地鉴定压力容器的性能是否达标,防止出现安全事故。现阶段,多个技术监督系统与军队系统积极地购买多通道的声发射检测设备,对压力容器实行全方位的检测工作。为了更好地规范压力容器声发射检测技术的内容与方法,国家质量监督检验检疫总局相继出台了《特种设备检验检测机构管理规定》与《特种设备检验检测人员考核与监督管理规则》等两大政策内容。随着相关政策的不断完善与改进,压力容器的声发射检测技术成为了我国特种设备主要应用的无损检测技术。
我们将材料内部的局域部分在受到外界承载力影响或者温度影响的作用下,能够在其内部产生释放大量的瞬态弹性波的现象称之为声发射。在实际的检测中,受到声发射信号强度较差的影响,人耳很难分辨出声发射的信号信息。针对于此,在日常的检测中我们必须借助灵活性与敏捷性较高的传感器或者其它的电子设备才能够完成有效地检测。而声发射检测技术可以有效地满足上述的要求,并且能够在压力容器的无损检测中发挥出较大的功能与作用。以下结合自身的工作经验,将声发射检测技术的应用优势做出总结与归纳。
第一,区别于常规的无损检测方法,声发射检测技术在大体上属于一种动态检测方法,可以有效地探测到被测物本身具备的能量信息。在这一点上与射线探伤方法等由无损检测仪器提供的检测内容具有明显的区别。通过应用声发射检测技术可以有效地检测出设备内部结构存在的缺陷或者隐患,结合动态分析的方法,能够对设备内部结构的损害程度做出合理化的评析。
第二,声发射检测方法对被检测设备内部的线性缺陷反应敏感,可以有效地探测到外加结构应力下线性存在的缺陷问题,最重要的是,在检测的过程中,较稳定的缺陷不会产生声发射信号,对于大型构件而言,利用声发射检测技术可以快速地完成整体检测,极大程度上可以有效地提升检测的实际效率。除此之外,在实际检测的过程中,声发射检测技术能够探测与评析整个压力容器内部结构的缺陷状态。
第三,声发射检测技术可以根据容器内部缺陷的变化状态为外界提供有效的信息,基本上可以实现实时监控的检测要求,这一点要比传统的检测方法更加细致化与科学化。且对于在役压力容器而言,通过利用声发射检测技术对其开展定期性的检测。在此基础上,可以结合具体的检测与反馈信息缩短检验的停产时间,或者是根据具体的信息判断是否需要生产。另外,对于一些难以接近检测环境的设备而言,声发射检测技术也可以完成远程监控的检测工作。
一般来说,压力容器声发射检测技术主要涉及到的应用原理为:基于压力容器声发射信号源分析与解释的基础上,对压力容器进行检测实验。在实际的应用中,发现裂纹扩展现象是现场压力容器使用过程中极容易出现的问题。这里所说的裂纹主要是指容器尖端受到塑性变形的影响,进一步地扩展了裂纹的变形速度。对于塑性材料而言,在其受到强烈外力的作用下,由于第一相硬质点与基体材料变形不同步的影响,因此第一相硬质点产生微孔时很容易在外力的作用下,在微孔表面形成初始裂纹。
随着裂纹的不断拓展,裂纹尖端很容易受到塑性区域的作用而形成宏观性裂纹,会对压力容器的使用性能产生较为严重的影响,很容易出现爆炸的情况。为了有效地避免上述情况的出现,我们可以通过利用声发射检测技术对压力容器的具体损害点和出现裂纹的位置进行准确的定位,并对实际的损害情况作出合理的评估与预测,避免裂纹情况的进一步扩大。
除此之外,还会有一种情况导致裂纹情况的出现,那就是压力容器在实际运行或者试验的时候,其受到荷载力的作用使得自身的内壁承受超出规定范围的应力压力,使得容器内部组织遭到一定的破坏,且这种“破坏”会随着应力作用时间的延长而加速压力容器内部的错位移动情况。一般来说,材料强度最薄弱的位置会最先产生裂纹,且受到荷载力的作用会不断延伸。在裂纹产生的时候,经常会伴有微弱的音响信号。此时我们可以利用声发射检测技术扩大设备发出的音响信号,在此基础上利用计算机处理方法,准确地找到裂纹的具体位置。
压力容器在实际的应用过程中,需要按照现行的流程标准实行声发射检测过程。一般来说,在具体的检测过程中,首先需要做的是进行各项设备的检测,确定好需检测的设备。其次需要做的是确定传感器阵列以及完成传感器的布置工作。在此基础上检测线路是否连接完整与准确,在此过程中需要及时地排除噪声的干扰,避免检测出现相应的误差。最后,工作人员结合声发射检测技术的具体原理,全方位地实行系统校验,并结合具体的问题进行耐压试验,收集好声发射信号。在完成上述步骤流程之后,相关人员需要结合具体的检测数据进行结果分析工作,并整理得出检测报告。
一旦检测设备存在缺陷问题,由于实际需求不能立即停产时,相关人员需要借助在线检测技术完成对压力容器设备的质量评测工作。具体的操作为将设备升压到最大的工作压力状态下,并持续地保持升压直到压力升到最大值停止。在此基础上保持一段时间,使容器内部的压力保持在恒定的压力状态下,此时工作人员应该仔细地收集声发射信号且做出分析,及时地发现压力容器内部的缺陷位置,根据内部的裂纹情况,判定压力容器的稳定状态。
在对设备缺陷进行评估的时候,需要做好以下几点,首先,相关人员需要清空容器,做好发射源部位的确定工作;其次,需要在检测的过程中运用多种检测技术确定容器壳体是否存在缺陷问题;第三,在缺陷的评定过程中,相关人员必须严格遵守相关规定对压力容器的内部及表面进行全方位的检测,并对容器壁开展测厚检测工作。
总而言之,在正常生产的前提条件下,通过利用声发射检测技术可以确保容器的使用性能与运行水准达到规范化的标准,同时能够确保容器的安全使用效果与延长容器的检验周期,极大程度上可以为使用者带来可观的经济效益与安全化的使用效果。现阶段国内的声发射检测技术,所体现出来的评判标准尚未满足使用者的实际需求。针对于此,相关人员应加大对声发射检测技术的研究力度,有效地完善声发射检测技术在压力容器无损检测中的使用效果,满足声发射检测技术的发展要求。
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