声发射技术在大型压力容器检验中的应用研究

关昕妍 范枭 陈浩

摘要：伴随着化学性质工业企业的扩大，其化学性质工作中压力容器的检测、维护工作越来越引起广大使用者的关注，在当前声波技术发展迅猛的时刻，如何通过声波发射技术来实现对压力容器的损坏检测成为当前新的检测工作重点。本文主要分析探讨了声发射技术在大型压力容器检验中的应用情况，以供参阅。

关键词：声发射技术；大型压力容器；检验；应用

随着社会经济的不断发展，天然气的需求量日益增加，对于天然气管网安全性的要求也日趋严格，焊接技术作为城市天然气管网施工的关键技术，直接关系到工程质量、施工效率、施工成本以及管线运行期间的安全可靠性。如何发现并消除裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷，最大限度的保证焊接质量、保障管道安全运行，同时尽可能不对管道造成破坏性影响，是燃气工程建设者始终关心的问题。

1声发射技术的特征与优势

声发射技术是化工行业检验压力容器的重要技术，其应用时间不长，但是收到的效果比较好。压力容器的正常运行是保证化工企业稳定运营的基础，如果化工单位没有对装置以及设备进行定期的检验，则可能造成压力容器带病作业，不利于保证企业运行的安全性。压力容器出老化或者故障后，可能存在较大的安全隐患，所以，相关人员一定要采用声发射技术对压力容器进行检验，并通过对检验结果的分析，对其存在的缺陷进行改进与处理。声发射技术主要是利用材料表面的耦合压电陶瓷探头，通过弹性波与信号的转化，用电子设备将信号放大，通过获得材料中声发射源的参数，对压力设备安全运行状况进行检验，获取其内部缺陷的具体位置以及设计状况。声发射技术主要是根据容器内部产生的压力波，判断其内部缺陷存在的具体位置，其属于全新无损的动态检验技术。声发射技术可以对容器的内部结果进行检测，其应用范围比较广，主要在航天航空、石油化工行业中应用比较多，而且对保证压力容器的安全性发挥着重要作用。声发射技术是对传统技术的改进与优化，其采用动态检测的方式，提高了检测的灵敏度；声发射主要通过内部缺陷的传递，获取缺陷位置的具体参数，其检测的准确性比较高，所以，在工业行业中得到了广泛的推广。声发射技术的探测能量主要由被测物体自身提供，属于动态性检测技术，而射线探伤或者超声探伤方式，则主要利用无损检测仪器完成；声发射技术对动态信息较为敏感，可以根据获得的参数客观评价缺陷实际情况、危害程度、结构完整性、使用寿命等；同时采用该技术，还可在外加结构应力情况下，探测内部缺陷的活动规律，如果缺陷较为稳定，则不会发出声发射信号，以此提高判断的准确性。通过声发射技术，提供可以随着时间、温度、荷载力等外部变化而产生的瞬态信号或者连续信号，可以应用于监控过程，并预报早期破坏、临近破坏等可能性；另外，该技术对接近被检工件的距离要求不高，对于难以接近的环境下，如剧毒、高温、核辐射、易燃易爆等，也可完成检测过程；针对正在运行中的设备，可以实行定期检测，在不需要停产的情况下，满足设备运行需求；在设备加载试验中，可以避免系统失效问题，同时限制系统的最高荷载量，避免引发灾难或事故。

2声发射检测技术在大型压力容器检验中的应用

2.1声发射技术在化工大型压力容器定期检验中的应用

我们对试件做拉伸试验时，当应力达到材料的塑性变形区域时，声发射的发射率急剧增加，经过最大值后又逐步减少。一般认为这一声发射是由于材料的位错移动而产生的。在被检设备中存在裂纹等危害缺陷情况下，裂纹顶端产生应力集中，致使该部位比其他部位更早的进入塑性变形区域而引发声发射信号，这为我们对压力容器定期检验发现一些裂纹等危害性缺陷提供了一个前提条件。经过材料的反复加压和卸载，人们发现当加了一次载荷使材料产生声发射信号之后卸去载荷，第二次再加载载荷时则在所加载荷未超过第一次加载时的应力值之前，便没有声发射信号产生。这一不可逆的现象就称为“凯赛尔效应”，它也常被用于压力容器的定期检验。根据声发射不可逆效应———凯赛尔效应，对在用压力容器因已承受过一定的压力，故在定期检验中再次进行水压试验时，当压力不超过使用时的最高工作压力，则不出现声发射信号。有可能造成缺陷的漏检。因此我们在做加载试验时一定要高于压力容器的最高工作压力才不会造成缺陷漏检。若压力容器在长期使用过程中，产生了疲劳裂纹或应力腐蚀裂纹等缺陷，则在较低的压力下就会产生声发射信号。这样，在压力容器定期检验的水压试验中用声发射监测就能发现裂纹的扩展信号。

2.2声发射技术在核电站大型压力容器中的应用

为了解决能源问题，同时也是出于对环保问题的重视，世界各国核能工业正在迅速发展，目前我国有几百座核电站正在运转，并且新的核电站还正在兴建。但事情往往存在两面性，当一次次核电事故发生时，又使得人们对核电站的安全更为担忧。因此，如何保障核电站尤其是反应堆等核心压力容器的安全成为核电发展的重中之重。通过声发射在线监控系统可以使得我们对核反应堆等核心设备安全状况进行监测和评价。声发射在核反应堆中的应用主要有如下几个方面：（1）核壓力容器及回路系统水压试验时的监测；（2）定期检修后水压试验的监测；（3）放射性物质泄漏的监测；（4）开停机及失水事故紧急停堆时对热冲击的监测；（5）对某些重点部位的实时在线监测；通过这些监测对核反应堆压力容器的安全状况进行整体评价，以便早期做出反应，防止事故发生。

3结束语

总而言之，声发射检测是无损检测的新技术，作为在役压力容器定期检验的一种主要方法是非常有效和完全可行的。我们应该大力推广这一高新技术，使声发射检测这一方法更广泛地应用到我们的检验工作中，以提高检验、检测水平及效率，确保设备的安全和正常运行。随着工艺技术发展，结构复杂、运行条件苛刻的压力容器将会越来越多，这对检测技术和水平必然提出更高的要求，为适应这一快速发展的需要，开展声发射检测技术在压力容器检测中的应用研究已经成为一种势在必行的趋势。

参考文献：

[1]高颜铭.声发射技术在大型压力容器检验中的应用研究[J].消费导刊.2018（37）.

[2]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.2016.

[3]顾锦辉.声发射技术在压力容器检验中的应用探讨[J].城市建设理论研究（电子版）.2015（09）.

（作者单位：葫芦岛市特种设备监督检验所）