張周平++胡阿妮

【摘 要】 儲(chǔ)罐是承受壓力類的特殊設(shè)施，大量地運(yùn)用在石油、國防、化工、航天、機(jī)械、輕工、航空、冶金等工業(yè)方面的生產(chǎn)和人類生存上。隨著儲(chǔ)罐使用時(shí)間的增長，儲(chǔ)罐的安全及檢測(cè)評(píng)價(jià)成為了使用及管理者所關(guān)心的問題。本文首先介紹了聲發(fā)射檢測(cè)的基本原理以及優(yōu)點(diǎn)，然后從聲發(fā)射檢測(cè)實(shí)施的角度出發(fā)，探討了聲發(fā)射在役儲(chǔ)罐中的應(yīng)用。

【摘 要】 儲(chǔ)罐 ?聲發(fā)射 ?檢測(cè) ?腐蝕

儲(chǔ)罐是承受壓力類的特殊設(shè)施，大量地運(yùn)用在石油、國防、化工、航天、機(jī)械、輕工、航空、冶金等工業(yè)方面的生產(chǎn)和人類生存上。由于儲(chǔ)罐長時(shí)間處于壓力作用下，同時(shí)存在不可避免的老化，儲(chǔ)罐內(nèi)部原料及外部天氣等自然原因的腐蝕等自然和人為損壞等多種原因，儲(chǔ)罐裂紋破損的情況時(shí)有發(fā)生，這給工廠的安全生產(chǎn)帶來了巨大隱患。因此儲(chǔ)罐的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)維護(hù)和安全運(yùn)行已成為重要的研究課題，儲(chǔ)罐裂紋和缺陷的檢測(cè)和定位已成為一個(gè)日益緊迫的問題，迫切需要研究儲(chǔ)罐裂紋以及缺陷檢測(cè)技術(shù)和開發(fā)裂紋檢測(cè)靈敏度高、缺陷定位精度高的儲(chǔ)罐缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。

1 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)概述

材料里部某些范圍在受到外界（溫度或者應(yīng)力）的影響下，隨著能量迅速放出進(jìn)而出現(xiàn)的瞬態(tài)彈性波現(xiàn)象叫做聲發(fā)射。聲發(fā)射起源于20世紀(jì)50年代，德國發(fā)明的一種檢測(cè)科技，在20世紀(jì)80年代初被人們慢慢認(rèn)同，隨后被眾多較為強(qiáng)大國家的注重，在工業(yè)應(yīng)用、試驗(yàn)研究和理論研究范略實(shí)行大量的研究，也因此獲得了很大的成就。

1.1 聲發(fā)射檢測(cè)的基本原理

聲發(fā)射源發(fā)射出的彈性波會(huì)傳送到材料的表皮，導(dǎo)致能夠運(yùn)用聲發(fā)射傳感器探察的表皮位移，這些探測(cè)器將材料的機(jī)械振動(dòng)通過壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后被放大、處理和記錄。依據(jù)探察的聲發(fā)射信號(hào)實(shí)行解析和推測(cè)，以便探尋材料釋放聲發(fā)射的體制。

1.2 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)與其它的無損檢測(cè)技術(shù)相比，有一些好處，主要體現(xiàn)在：（1）聲發(fā)射屬于動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，被檢測(cè)物體本身的能量信號(hào)能夠直接被聲發(fā)射探察到，并不類似于射線探傷或者超聲，來源于無損檢測(cè)儀器。（2）能夠獲取與缺陷的動(dòng)態(tài)信號(hào)相關(guān)的信息，并且能夠了解缺陷的實(shí)質(zhì)的危害狀況、預(yù)期使用時(shí)長與機(jī)制的完整性。（3）聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)能夠探測(cè)到線狀缺陷，它可以探察到受到外加結(jié)構(gòu)應(yīng)力的作用下的缺陷的動(dòng)態(tài)狀況，穩(wěn)態(tài)的缺陷不會(huì)釋放聲發(fā)射信號(hào)。（4）能夠供應(yīng)伴隨溫度、時(shí)間與載荷等外圍變量而改變的連續(xù)信號(hào)或者實(shí)時(shí)瞬態(tài)，適合運(yùn)用在過程監(jiān)測(cè)和早期或者接近毀壞的預(yù)測(cè)。（5）對(duì)于被檢檢測(cè)的工件的靠近程度不大，因此適合運(yùn)用在別的無損檢測(cè)技術(shù)很難或者沒法靠近（如劇毒、易爆、易燃、核輻射和高低溫等）的情況下的探測(cè)。（6）運(yùn)用在在役設(shè)施的定期檢測(cè)，能夠縮減設(shè)施停產(chǎn)時(shí)間或不必停產(chǎn)。（7）運(yùn)用在設(shè)施的加載試驗(yàn)，能夠防止因未知不連續(xù)導(dǎo)致的系統(tǒng)災(zāi)難性失效與限定系統(tǒng)最高工作載荷。（8）不會(huì)受到設(shè)備的幾何形狀的影響，適合運(yùn)用在別的技術(shù)無法檢測(cè)的復(fù)雜形狀設(shè)備，適合運(yùn)用范略較廣，近乎一切材料在斷裂與變形時(shí)候都會(huì)釋放聲發(fā)射。

2 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的實(shí)行步驟

2.1 檢測(cè)儀器

檢測(cè)使用的儀器為智能聲發(fā)射儀，該儀器采用全波形采集技術(shù)，具有波形顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，利用儲(chǔ)罐表面定位，并結(jié)合信號(hào)處理技術(shù)可以較好地對(duì)缺陷進(jìn)行定量和定位。

2.2 傳感器的布置

根據(jù)儲(chǔ)罐的不同容積來確定所需傳感器的個(gè)數(shù)，即聲發(fā)射儀的通道數(shù)。傳感器的布置的方位可隨意，先輸入焊縫結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)罐的體積，軟件會(huì)計(jì)算設(shè)備，能夠提供比較好的傳感器擺放圖。在一般情況下，傳感器布置在接近焊縫，若需要方便計(jì)算缺陷的方位，一般將傳感器擺放成三角形。

2.3 加載與檢測(cè)

對(duì)于儲(chǔ)罐的定期檢測(cè)，實(shí)行聲發(fā)射檢驗(yàn)時(shí)，必須對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行加載。然而對(duì)儲(chǔ)罐完整的檢測(cè)時(shí)，必須進(jìn)行水壓測(cè)驗(yàn)，因而將水壓當(dāng)作載荷。依據(jù)儲(chǔ)罐的設(shè)置壓力來判定水壓測(cè)驗(yàn)的壓力，在實(shí)施保壓與加壓時(shí)收集聲發(fā)射釋放的信號(hào)。

2.4 缺陷的定位與定量

因?yàn)榇嗽O(shè)備能夠?qū)崟r(shí)采集檢測(cè)結(jié)果，因此在收集信號(hào)的時(shí)就能夠獲得缺陷的能量方位與大小，并且檢驗(yàn)完成后，還能夠?qū)?chǔ)存的信息實(shí)行解析，以便進(jìn)一步推斷缺陷。

3 聲發(fā)射在役儲(chǔ)罐檢測(cè)的應(yīng)用

3.1 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍

現(xiàn)今，聲發(fā)射技術(shù)注重運(yùn)用在別的檢測(cè)技術(shù)很難或者無法運(yùn)用的構(gòu)建與環(huán)境，當(dāng)前在石化方面主要運(yùn)用在壓力管線、球形容器、低溫容器的檢驗(yàn)與結(jié)構(gòu)全面性評(píng)論，檢測(cè)埋地管道的泄漏和常壓儲(chǔ)罐的底部泄漏等方面。另外，在電力工業(yè)、材料試驗(yàn)、民用工程、航天航空、金屬加工以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域都有一定的應(yīng)用。

3.2 聲發(fā)射在役儲(chǔ)罐檢測(cè)應(yīng)用中易出現(xiàn)的問題以及預(yù)防措施

（1）儲(chǔ)罐壁側(cè)板內(nèi)部與外部防腐層掉落、局部區(qū)域穿洞、嚴(yán)重腐蝕。（2）罐頂板變形嚴(yán)重，腐蝕穿孔，防腐層大面積脫落罐頂板腐蝕嚴(yán)重。（3）儲(chǔ)罐底部板嚴(yán)重腐蝕、直至穿孔。儲(chǔ)罐罐底板防腐層大部分掉落，嚴(yán)重破損，罐底幾乎失去防腐層。罐底板腐蝕減薄嚴(yán)重，并存在大量大面積蝕坑或腐蝕嚴(yán)重造成大面積穿孔;也存在儲(chǔ)罐底部板出現(xiàn)一些點(diǎn)蝕。

此些問題對(duì)于儲(chǔ)罐的安全運(yùn)作將造成很大的隱患，即使現(xiàn)今的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)方式已經(jīng)能夠探測(cè)出很多隱患，但依然存在一定的局限性。例如，對(duì)于儲(chǔ)罐壁部板和儲(chǔ)罐底部板的檢驗(yàn)，要求儲(chǔ)罐在停產(chǎn)狀況下，并且需要儲(chǔ)罐里部的介質(zhì)全部清理，這不僅影響到儲(chǔ)罐的正常運(yùn)行，還要投入大量的人力、財(cái)力進(jìn)行清罐工作，檢驗(yàn)部門的檢驗(yàn)周期也因此變長，給用檢雙方都帶來很大的不便;除此之外，目前的檢測(cè)技術(shù)，探測(cè)到的大部分屬于靜態(tài)的缺陷，在儲(chǔ)罐的運(yùn)用進(jìn)程中，特別要防止的是在運(yùn)行過程中發(fā)展的活性缺陷，這種缺陷一旦由于各種原因而發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展或穿孔等，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備提前失效，縮短使用壽命，并發(fā)生嚴(yán)重的泄漏、爆炸事故，因此，研究在用儲(chǔ)罐中活性缺陷的檢測(cè)，具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

總而言之，聲發(fā)射作為一種較為新型的檢測(cè)手段，已在壓力容器、壓力管道、起重機(jī)械等很多領(lǐng)域有所應(yīng)用。聲發(fā)射檢測(cè)活性源的特點(diǎn)很合適檢測(cè)和經(jīng)濟(jì)性、安全性有一定關(guān)系的特定設(shè)施。作為目前越來越成熟的聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)，因具有簡捷、經(jīng)濟(jì)、靈敏度高，又能檢測(cè)“動(dòng)態(tài)”缺陷等特點(diǎn)，已發(fā)展成為金屬壓力容器檢測(cè)和安全評(píng)定的主要無損檢測(cè)方法之一。因?yàn)槁暟l(fā)射檢測(cè)通常在儲(chǔ)罐受載時(shí)實(shí)行動(dòng)態(tài)全面監(jiān)控，因此較適合對(duì)那些難以實(shí)行內(nèi)部檢驗(yàn)和焊縫中存在大量超標(biāo)缺陷的壓力容器的檢驗(yàn)和安全評(píng)定。了解目前的儲(chǔ)罐檢測(cè)技術(shù)，并且熟知最新檢驗(yàn)檢測(cè)方式，才能夠使儲(chǔ)罐檢測(cè)技術(shù)獲得更大的成。

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