1、1000m3液化氣球罐的聲發射檢測摘 要 本文采用聲發射檢測技術對1000m3液化氣球罐的上半球罐進行了聲發射檢測，并將聲發射檢測結果與常規磁粉探傷結果進行了比較，發現利用聲發射方法檢測出需要復查的區域與磁粉探傷結果具有較好的符合性。對今后關鍵壓力容器的不開罐定期檢驗具有指導意義。關鍵詞 聲發射檢測 壓力容器一、前言目前壓力容器的聲發射檢測在美國、歐盟、日本等工業發達國家已經得到了廣泛應用，我國的許多技術監督系統和軍隊系統的鍋爐壓力容器檢驗機構也已經購買了多通道聲發射儀開展壓力容器的定期檢驗工作。2003年8月國家質量監督檢驗檢疫總局頒布的特種設備檢驗檢測機構管理規定和特種設備檢驗檢測人員考核

2、與監督管理規則正式將聲發射技術作為壓力容器檢測常用的無損檢測方法之一，專業的無損檢測公司可以從事壓力容器的聲發射檢測工作，自此，壓力容器的聲發射檢測工作已正式納入我國的特種設備安全監察法規體系，得到政府的正式認可1,2。本文參照GB/T18182-2000金屬壓力容器聲發射檢測及結果評價方法3對1000m3液化氣球罐的上半部分進行了聲發射檢測，并將檢測結果與常規磁粉探傷結果進行了比較。二、聲發射檢測原理材料受外力或內力作用會產生變形或斷裂，并以彈性波形式釋放出應變能，此現象稱為聲發射(Acoustic Emission，簡稱AE)。用儀器檢測、記錄、分析聲發射信號并利用聲發射信號推斷聲發射源的

3、方法就是聲發射技術。材料在應力作用下產生塑性變形、裂紋萌生與擴展、夾雜物的斷裂和脫開等活性缺陷，是結構失效的重要機制，也是典型的聲發射源。利用聲發射技術對壓力容器進行檢測時，通過對壓力容器進行泵水或泵氣，使壓力容器內存在的活性缺陷受力擴展，產生聲發射，然后參照相關標準對檢測到的聲發射源級別進行評定。三、1000m3液化氣球罐上半球罐的聲發射檢測（一）、1000m3液化氣球罐基本技術參數試件名稱1000m3液化氣球罐設計溫度-950 設計壓力 1.8MPa工作介質 液化氣主體材質 SPV50Q公稱容積 1000 m3球殼厚度 34mm制造日期 1985年8月 加載歷史：冬季為0.8MPa1.0M

4、Pa,夏季為1.0MPa1.2MPa；最大操作壓力為1.6MPa。檢驗歷史：1993年，1996年，1999年內外部檢驗均發現多處表面裂紋，經打磨消除；1999年整體熱處理后，進行磁粉探傷，發現多處裂紋，經打磨消除后復探合格；2000年定期檢驗時磁粉探傷在內壁發現6處裂紋，經打磨消除后復探合格。（二）、聲發射檢測儀器及相關參數檢測中使用了MAES多通道聲發射檢測系統，主要參數：背景噪聲<58dB；門檻值：60dB；增益：40dB；模擬源：2H0.5mm鉛芯折斷信號；傳感器：AEW寬頻帶傳感器；檢測頻率：0.1MHz1MHz。（三）、聲發射檢測方案本次檢測僅對301#液化氣球罐上半部分進行

5、，使用25只傳感器，定位方法采用區域定位法（Zonal location method）。 貯氣球罐體積為1000 m3，直徑約為12.5米，與緯度方向平行布置3排傳感器，如圖1所示。以赤道為基準，向上間隔1米（弧線長）布放第一圈13只傳感器(1#13#)，各傳感器間距約3米；第一圈向上間隔4米（弧線長）布放第二圈9只傳感器(14#22#)，各傳感器間距約3米；第二圈向上間隔2.92米（弧線長）布放第三圈傳感器，3只傳感器(23#25#)呈正三角形布放。 1#，14# ，23#三只傳感器沿經度方向位于同一直線上。各傳感器詳細位置見圖中標識。試驗采用二次加載的方法，加載前后均對各通道進行了標定以

6、確保在加載過程中各通道工作正常。加載過程按照圖2所示的曲線進行，其中每級保壓臺階的保載時間為10分鐘，第一次加載分五次從0加至2.00MPa，然后降壓至1.6MPa，第二次加載最高壓力為第一次加載最高壓力的97（1.94MPa）。圖1 傳感器布置圖2.001.801.601.000.800.00壓力P（MPa）1.94時間T圖2 加載曲線（四）、聲發射檢測結果分析聲發射檢測過程中，對加載、保載及卸載階段的測量數據分段記錄，并根據GB/T18182-2000金屬壓力容器聲發射檢測及結果評價方法第8節檢測結果評價對泵壓過程中各區域內聲源的活度、強度以及綜合等級進行評定，評定結果見表1，在兩次加載循

7、環（對應升（降）壓過程）中，各區域聲發射源的活度、強度呈降低趨勢，第二次加載過程中產生的聲發射信號量明顯少于第一次加載過程。根據對各檢測區域的評定結果，將該液化氣球罐上半球的部分焊縫劃定為需要使用常規方法進行復查的部位，如圖3中淺灰色粗線標記的部位。此外圖3中黑色小三角所標出的部位為聲發射檢測試驗后使用常規磁粉探傷方法所檢測出的表面裂紋。從根據聲發射檢測結果劃分的需復查部位與常規磁粉探傷檢測結果的比較來看，常規磁粉探傷檢測出的表面裂紋中約70%位于根據聲發射檢測結果所劃分的需復查的焊縫上。圖3 G906上半球（俯視圖）考慮C級以上復檢四、結論1、利用聲發射對1000m3液化氣球罐的上半部分進行

8、了檢測，并將檢測結果與常規磁粉探傷結果進行了比較,結果具有較好的符合性；2、聲發射對材料非常敏感,對本文中SPV50Q材料參照了16MnR材料的聲發射特性,對檢測結果的判斷會引入一定的誤差,在條件許可的情況下,對容器材料的聲發射特性進行研究, 有助于提高聲發射信號源判斷的準確性； 3、對于罐頂罐底等部位,因存在人孔,料孔,管路等復雜結構對定位精度的影響需作進一步研究；4、聲發射檢驗技術對今后在裝易燃有毒介質的關鍵壓力容器進行不開罐定期檢驗中，可發揮重要的作用。表1 各區域內聲發射源等級評定表區域第一加壓循環第二加壓循環活度等級劃 分強度等級劃 分綜合等級升壓保壓升壓保壓1非活性中強度A2弱活性中強度C3-4-5-6非活性中強度A7弱活性中強度C8弱活性中強度C9活 性中強度D10弱活性中強度C11非活性中強度A12弱活性中強度C13非活性中強度A14活 性中強度D15非活性中強度A16非活性中強度C17非活性中強度A18弱活性中強度C19活 性中強度D20弱活性中強度C21活 性中強度D22非活性中強度A23活 性中強度D24弱活性中強度C25強活性中強度E注：表示加壓或保壓過程中有聲發射源；表示加壓或保壓過程中無聲發射源參考文獻