壓力容器安全管理工程-第七章

第七章壓力容器聲發(fā)射檢測及應用王江云中國石油大學壓力容器安全管理工程2/5/20231第七章壓力容器聲發(fā)射檢測及應用

主要內容第一節(jié)、概述第二節(jié)、聲發(fā)射表征參量與源定位第三節(jié)、聲發(fā)射檢測儀器第四節(jié)、壓力容器聲發(fā)射檢測方法第五節(jié)、典型壓力容器和常壓儲罐聲發(fā)射檢測應用實例2/5/20232第一節(jié)概述一、聲發(fā)射及檢測原理1、傳統(tǒng)聲發(fā)射設備(AcousticEmission,AE)是指固體材料在受到形變或外力作用時，因迅速釋放彈性能量而產生瞬態(tài)應力波的一種物理現象。

2/5/20233第一節(jié)概述一、聲發(fā)射及檢測原理2、廣義聲發(fā)射隨著聲發(fā)射研究領域的擴大，聲發(fā)射的含義已廣義化，比如泄漏過程、腐蝕過程、相變過程、軸承磨損和木材干燥時發(fā)出的聲波等也都被稱為AE。這些廣義解釋的聲發(fā)射情形很多，其共同特點是聲源來自于被測對象的本身。

2/5/20234第一節(jié)概述一、聲發(fā)射及檢測原理3、聲發(fā)射檢測原理

基本原理就是用靈敏的儀器來接收和處理采集到的聲發(fā)射信號，通過對聲發(fā)射源特征參數的分析和研究，推斷出材料或結構內部活動缺陷的位置、狀態(tài)變化程度和發(fā)展趨勢。

2/5/20235第一節(jié)概述二、壓力容器聲發(fā)射檢測技術的特點1、聲發(fā)射檢測技術是一種動態(tài)無損檢測技術。2、在壓力試驗過程中，聲發(fā)射檢測是對壓力容器進行整體檢測，這為壓力容器活性缺陷檢測和完整性評價工作帶來了極大的方便。3、由于只針對聲發(fā)射檢測出的活性缺陷進行局部復驗，而且復驗比例遠遠小于100%焊縫長度，從而大大縮短檢測時間，為用戶帶來很大的直接經濟效益。4、聲發(fā)射檢測是壓力容器在線檢測與評價的主要方法，它適用于背景噪聲小，操作穩(wěn)定和可變壓的工況條件。2/5/20236第一節(jié)概述三、壓力容器聲發(fā)射檢測、評估的合理性及難度1、合理性。壓力容器需安全性和經濟性聲發(fā)射檢測針對活性缺陷提高檢測速度，節(jié)省檢測費用2/5/20237第一節(jié)概述三、壓力容器聲發(fā)射檢測、評估的合理性及難度2、局限性及難度。優(yōu)點局限性活性缺陷檢測與定位結構必須加壓動態(tài)和整體檢測方法聲發(fā)射活動性同材料與環(huán)境有關檢測系統(tǒng)可快速安裝存在背景噪聲的干擾高靈敏度缺陷的類型僅提供有限的信息可以在壓力試驗過程中檢測不能確定容器上裂紋的尺寸對于復合材料容器僅需比較低的壓力解釋檢測結果需要豐富的經驗和背景知識可對金屬、腐蝕材料容器進行完整性評價在一定條件下，可進行容器在線監(jiān)測2/5/20238第一節(jié)概述四、聲發(fā)射技術在壓力容器結構完整性評價方面的研究進展1、壓力容器聲發(fā)射檢測與評價技術的研究內容。理論與實驗研究聲發(fā)射波的傳播理論聲發(fā)射信號特性與材料力學特性、斷裂特性的關系聲發(fā)射檢測儀的開發(fā)聲發(fā)射檢測信號處理檢測/監(jiān)測、評價方法及標準聲發(fā)射含義的擴展聲發(fā)射技術用于壓力容器結構完整性評價的經濟和可靠性分析2/5/20239第一節(jié)概述四、聲發(fā)射技術在壓力容器結構完整性評價方面的研究進展2、聲發(fā)射技術在壓力容器檢測中的應用。新制壓力容器的聲發(fā)射檢測與評價在用壓力容器的聲發(fā)射檢測與評定壓力容器的聲發(fā)射在線監(jiān)測與安全性評定2/5/202310第一節(jié)概述四、聲發(fā)射技術在壓力容器結構完整性評價方面的研究進展3、聲發(fā)射檢測標準。GB/T18182-2000《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結果評價方法》JB/T6916-93《在役高壓氣瓶聲發(fā)射檢測和評定方法》GJB2044-94《鈦合金壓力容器聲發(fā)射檢測方法》JB/T10764-2007《常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價方法》2/5/202311第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位一、非統(tǒng)計和統(tǒng)計參量的表征方法聲發(fā)射信號：隨機性和不確定性的復雜信號一個信號的表征量用非統(tǒng)計量。多個信號及它們之間的關系用統(tǒng)計參量表征。2/5/202312第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位一、非統(tǒng)計和統(tǒng)計參量的表征方法1、非統(tǒng)計參量的表征方法實際聲發(fā)射檢測中，檢測到的單個信號是經過多次反射和波形變換的復雜脈沖信號。聲發(fā)射事件與振鈴計數；幅度；能量；上升時間；持續(xù)時間；2/5/202313第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（1）聲發(fā)射事件與振鈴計數一個突發(fā)型信號的時域波形，通過包絡檢波后，波形超過預置的閾值電壓（也稱門檻值）形成一個脈沖，即一個事件計數。一般來說，一個聲發(fā)射時間反映了聲源一次應變能的釋放。若將時域波形中超過門檻值得振鈴次數形成矩形脈沖，則計數這些振鈴脈沖就是振鈴計數。聲發(fā)射時間和振鈴計數法2/5/202314第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（1）聲發(fā)射事件與振鈴計數瞬間電壓表達式聲發(fā)射信號衰減波形瞬間電壓峰值電壓衰減系數頻率2/5/202315第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（1）聲發(fā)射事件與振鈴計數閾值電壓振鈴計數表達式：適用于突發(fā)信號和連續(xù)信號2/5/202316第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（2）幅度聲發(fā)射時間和振鈴計數法在聲發(fā)射檢測中，為排除背景噪聲和干擾信號，要設置閾值電壓Vt，低于它的信號均被剔除，所以聲發(fā)射信號的幅度控制著聲發(fā)射事件的可檢測性。聲發(fā)射信號幅度也是能說明聲發(fā)射本質的重要特征參量。從力學上講，可以把聲發(fā)射信號的幅度大小作為信號能量的量度。幅度是指時域波形中超過門檻值的峰值電壓，也稱峰值幅度。2/5/202317第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（3）能量聲發(fā)射技術中，最早使用振鈴技術法，但此法的缺點是振鈴計數與傳感器的工作頻率有關，并與重要的物理量之間沒有直接的聯(lián)系。因此提出能量的方法。一個瞬態(tài)能量可以定義為：將聲發(fā)射信號的幅度平方，然后進行檢波，求出檢波后的包絡線所圍的面積，并依此作為信號所包含的能量的量度。能量量度的另一種方法是測量時間的寬度，把能量與時間寬度聯(lián)系起來電壓測量線路的輸入阻抗電壓2/5/202318第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（4）上升時間在時域波形中，第一次超過門檻的振鈴脈沖到峰值幅度的時間為上升時間。該參量可以用于排除檢測過程的背景噪音。例如，電子干擾信號的上升時間很短，利用這一特征，可以排除這類干擾信號的干擾。2/5/202319第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（5）持續(xù)時間時域波形中第一次超過門檻的振鈴脈沖到最后一個超過門檻值的振鈴脈沖之間的時間為持續(xù)時間。這一表征參量與振鈴技術之間有密切的關系，但它更多的情況是用于檢波和識別信號的有效性。2/5/202320第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位一、非統(tǒng)計和統(tǒng)計參量的表征方法2、統(tǒng)計參量的表征方法在材料測試和壓力容器聲發(fā)射檢測過程中，將采集到大量的聲發(fā)射信號，對這些信號進行處理和分析需采用統(tǒng)計參量的表征方法。時間總計數、事件計數率、振鈴總計數和振鈴計數率；幅度分布。2/5/202321第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（1）事件總計數、事件計數率、振鈴總計數和振鈴計數率事件總計數：在聲發(fā)射信號處理中，將試驗開始到結束（或某一階段）的事件計數進行累計。也可以計單位時間內的時間數目，成為事件計數率。事件計數方法著重聲發(fā)射事件出現的數目和頻度，而不注意時間的幅度。相當于裂紋擴展過程中釋放應變能地次數和變化率。振鈴總計數：從試驗開始到結束（或某一階段）的振鈴計數的累計。單位時間內的振鈴數成為振鈴計數率。這兩個參量也與裂紋的狀態(tài)和變化率有關。但由于振鈴計數受傳感器的特性和壓力容器結構的幾何形狀等因素的影響很大，所以測試中更常用事件總計數和事件計數率。2/5/202322第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（2）幅度分布幅度分布：聲發(fā)射信號峰值幅度的大小分別進行事件累積計數。累計事件幅度分布F(V)；它是計信號幅度高于Vi的事件數微分事件幅度分布f(V)；它是將幅度范圍分為若干個等間隔，并在各間隔內對事件進行累積計數，即幅度位于Vi到Vi+1之間的聲發(fā)射累積事件數。實驗表明，不同聲發(fā)射源具有不同的幅度分布，主要有隨幅度增加而時間數單調減少的高斯分布和對數正態(tài)分布兩種。也是反映聲發(fā)射源本質的重要統(tǒng)計特征參量。2/5/202323第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位（3）總能量和總幅度從實驗開始到某一階段測得的聲發(fā)射信號能量或幅度累積，稱為總能量或總幅度。由測試數據所繪出的曲線可以反映出壓力容器或結構內活性缺陷的破壞過程。2/5/202324第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位二、聲發(fā)射源定位聲發(fā)射源（簡稱聲源）主要為裂紋的萌生和擴展、屈服和塑性變形、夾渣物的斷裂和脫開等。多數表現為點源；并以球面波的形式向四面八法發(fā)射能量。檢測特點一個聲發(fā)射傳感器的檢驗是無取向性的。兩個聲發(fā)射器通過時差計算對聲發(fā)射源可以進行線定位；三個以上傳感器通過時差計算可對聲發(fā)射源進行面定位；2/5/202325第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位二、聲發(fā)射源定位聲發(fā)射源定位方法：區(qū)域定位法；A、任意位置處的聲源信號至少被其中一個傳感器收到。B、間距大，不確定性。點定位法（點定位法）；將幾個壓電傳感器按一定幾何關系放置在固定點上，組成傳感器陣列，測定聲發(fā)射源的聲波傳播到各個傳感器的相對時差。A、線定位法B、任意平面三角形定位法C、球形容器缺陷定位技術研究2/5/202326第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位A、線定位法原理計算公式Lxxy傳感器2聲源P(x)傳感器1o2/5/202327第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位B、任意平面三角形定位法原理計算公式xyP(x,y)oS2(x2,y2)S0(0,0)S1(x1,y1)rr+δ1r+δ22/5/202328第二節(jié)聲發(fā)射表征參量與源定位C、球形容器缺陷定位技術研究球形容器作為受力狀態(tài)好、美觀的儲存設備而被煉油廠、化工廠普遍使用。在聲發(fā)射檢測中用平面三角形進行定位，不僅數據分析工作量大，而且定位誤差較大。球面任意三角形定位技術計算公式AoBC2/5/202329第三節(jié)聲發(fā)射檢測儀器發(fā)展趨勢：模擬參數——數字式全波形方向發(fā)展獲悉的聲發(fā)射信息多；快速，簡捷、實用、廉價。發(fā)展方向：多通道全波形軟件分析功能齊全的大系統(tǒng)發(fā)展；發(fā)展實用廉價的參數式儀器，它可以應用到一些特定的場合。最終目標對被測對象做出科學的無損評價，并給出解決方案。2/5/202330第三節(jié)聲發(fā)射檢測儀器一、聲發(fā)射設備儀器硬件性能組成：傳感器、信號硬件處理單元和數據分析處理系統(tǒng)。主要研制和實用全數字化聲發(fā)射儀器。二、聲發(fā)射儀器的軟件功能基本的通用聲發(fā)射測試與分析處理功能如軟、硬件參數設置，視圖的設置、顯示、打印，數據分析、存儲、濾波、回放，波形、參數及定位的對應分析。專用的面向特定對象的測試與分析功能主要是現場應用專家與儀器生產廠家共同開發(fā)的專家系統(tǒng)軟件包。2/5/202331第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法一、聲發(fā)射檢測前的準備工作1、資料審查通過資料審查了解壓力容器的結構、幾何尺寸、材料、設計壓力、日常操作壓力、加壓史、存在缺陷的情況，為制定檢驗方案做好準備。2、現場勘察與檢驗方案的制定1）現場勘察2）檢驗方案的制定3、聲發(fā)射儀器的選擇1）壓力容器的材料——聲發(fā)射信號的頻域、幅度、頻度特性隨材料有很大不同；2）壓力容器的結構和尺寸——根據壓力容器的大小、形狀和聲發(fā)射源可能出現的部位和特征的不同，決定選用檢測儀器的通道數量和類；3）需要得到的信息類型——根據所需信息類型和分析方法，需要考慮檢測系統(tǒng)的性能與功能。2/5/202332第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法二、傳感器的選擇和安裝1、傳感器的選擇和間距確定1）傳感器響應頻率的選擇2）傳感器間距和陣列的確定2、傳感器的安裝基本要求：傳感器表面與壓力容器表面之間良好的聲耦合為傳感器安裝的基本要求。耦合面平整和清潔傳感器與耦合截面填充聲耦合劑固定傳感器常用夾具為磁性固定器，壓緊力0.7MPa高溫或低溫壓力容器中，多采用由金屬制成的波導桿轉接器2/5/202333第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法三、檢測儀器的設置和校準1、檢測儀器的參數設置1）檢測門檻設置檢測系統(tǒng)的靈敏度，即對小信號的檢測能力，決定于傳感器的靈敏度、傳感器間距和檢測門檻設置。（dB）門檻越低，測得信息越多，但易受到噪聲干擾，在靈敏度和噪聲干擾之間應作折中選擇。門檻設置與適用范圍2/5/202334第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法三、檢測儀器的設置和校準1、檢測儀器的參數設置2）系統(tǒng)增益設置增益是儀器主放大器對聲發(fā)射信號放大倍數的設置不改變靈敏度影響能量測量和聲發(fā)射信號的能量技術增益和門檻之和應處于一定適宜范圍，常設置在55~88dB2/5/202335第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法三、檢測儀器的設置和校準1、檢測儀器的參數設置3）系統(tǒng)定時參數設置是指撞擊信號測量過程的控制參數；峰值定義時間（PDT），正確確定撞擊信號的上升時間而設置的最大峰值等待時間間隔。撞擊定義時間（HDT），正確確定一撞擊信號的終點而設置的撞擊信號等待時間間隔。撞擊閉鎖時間（HLT），在撞擊信號中為避免測量反射波或遲到波而設置的關閉測量電路的時間間隔。定時參數選擇2/5/202336第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法三、檢測儀器的設置和校準2、聲發(fā)射檢測系統(tǒng)的校準方法及要求1）聲發(fā)射檢測系統(tǒng)的校準方法實驗室內對儀器硬件系統(tǒng)靈敏度和一致性的校準；在現場對已安裝好傳感器的整個聲發(fā)射系統(tǒng)靈敏度和定位精度的校準。模擬信號發(fā)生器采用電子信號發(fā)生器驅動聲發(fā)射壓電陶瓷傳感器發(fā)射機械波；直接采用鉛筆芯折斷信號來產生機械波。鉛筆芯模擬聲發(fā)射信號裝置2/5/202337第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法三、檢測儀器的設置和校準2、聲發(fā)射檢測系統(tǒng)的校準方法及要求2）校準的要求儀器硬件靈敏度和一致性的校準要求；現場聲發(fā)射檢測系統(tǒng)靈敏度的校準要求；壓力容器聲發(fā)射檢測系統(tǒng)源定位的校準要求。2/5/202338第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法四、壓力容器聲發(fā)射檢測過程中的加壓程序及控制1、加壓前準備與程序確定2、加壓速度加壓速度太慢會過分延長檢測周期，而快速加壓也會帶來不利的影響；壓力容器材料，在恒壓下顯示出應變對應力的遲后現象；對一些新制容器，當首次加壓時，常常伴隨大量無結構意義的聲發(fā)射，包括局部應力釋放和機械摩擦噪聲，這個檢測結果的正確解釋帶來了很大困難，為此需進行二次加壓檢測。2/5/202339內容回顧——壓力容器聲發(fā)射檢測及應用聲發(fā)射：固體材料在受到形變或外力作用時，因迅速釋放彈性能量而產生的瞬態(tài)應力波的一種物理現象。聲發(fā)射檢測技術的特點聲發(fā)射表征參量與源定位聲發(fā)射源定位壓力容器聲發(fā)射檢測方法動態(tài)無損檢測；活性缺陷的整體檢測；僅需對活性缺陷復檢；在線檢測的主要方法。非統(tǒng)計參量：聲發(fā)射事件與振鈴計數；幅度；能量；上升時間；持續(xù)時間。統(tǒng)計參量：事件總計數、時間計數率、振鈴總計數和振鈴計數率。區(qū)域定位法；時差定位法：線定位法，三角平面定位法。準備；傳感器的安裝；設置和校準；加壓程序及控制；噪聲的識別與排除；數據顯示、即使；數據的分析和源的分類。2/5/202340第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法五、噪聲的識別與排除1、噪聲的類型機械噪聲電磁噪聲噪聲來源2/5/202341第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法五、噪聲的識別與排除2、噪聲的抑制和排除噪聲的排除方法方法原理適用范圍頻率鑒別濾波器600Hz以下的機械噪聲幅度鑒別調整固定或浮動檢測門檻值低幅度機電噪聲前沿鑒別對信號波形設置上升時間濾波窗口來自遠區(qū)的機械噪聲或電脈沖干擾主副鑒別用波到達主副傳感器的次序及其門電路，排除先到達副傳感器的信號，而只采集來自主傳感器附近的信號，屬空間鑒別來自特定區(qū)域外的機械噪聲符合鑒別用時差窗口門電路，只采集特定時差范圍內的信號，屬空間鑒別來自特定區(qū)域外的機械噪聲載荷控制門用載荷門電路，只采集特定載荷范圍內的信號疲勞試驗時機械噪聲時間門用時間門電路，只采集特定時間內的信號點焊時電極或開關噪聲數據濾波對撞擊信號設置參數濾波窗口，濾除窗口外的波擊數據，包括前端實時濾波和事后濾波機械噪聲或電磁噪聲其他差動式傳感器、前放一體式傳感器、接地、屏蔽、加壓銷孔預壓、隔聲材料、示波器觀察等機械噪聲或電磁噪聲2/5/202342第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法六、數據顯示、解釋與評價1、數據顯示參數列表、參數相對于時間的經歷圖、參數分布圖、參數之間的關聯(lián)圖、聲發(fā)射源定位圖和直接顯示聲發(fā)射信號的波形。2、數據解釋定義：是指測得數據中分離出與檢測目的有關的有效數據。在聲發(fā)射數據采集和記錄過程中，標識出檢測過程中出現的噪聲數據；采用軟件數據濾波方法剔除噪聲數據，常用的方法包括時差濾波或空間濾波、撞擊特性參數濾波、外參數濾波；識別出有效和無效的聲發(fā)射信號和聲發(fā)射源，識別方法包括分布圖、關系圖和定位圖分析；對于有效的聲發(fā)射源還要通過在實際構件上發(fā)射模擬信號進行定位校準，最終找到聲發(fā)射源在實際構件上對應的部位。2/5/202343第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法七、聲發(fā)射數據的分析和源的分類基于時差聲發(fā)射源定位的基礎上進行，聲發(fā)射源的等級按源的活度和強度劃分。劃分方法是先確定源的活度等級和強度等級，然后再確定源的綜合等級。1、源的活度劃分強活性活性弱活性非活性2/5/202344第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法七、聲發(fā)射數據的分析和源的分類2、源的強度劃分（a=60dB和b=80dB）高強度Q<a中強度a<=Q<=b弱強度Q>b2/5/202345第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法七、聲發(fā)射數據的分析和源的分類3、源的綜合等級源的綜合等級2/5/202346第四節(jié)壓力容器聲發(fā)射檢測方法七、聲發(fā)射數據的分析和源的分類4、其他無損檢測方法對源的評價聲發(fā)射僅能對發(fā)射信號的強度和活度進行評價，并不能識別產生聲發(fā)射源的機制；塑性變形和氧化皮剝落等會產生聲發(fā)射源并無活性缺陷存在；為了進一步評價聲發(fā)射源部位是否存在活性缺陷，通常采用超聲、射線、磁粉和滲透等常規(guī)無損方法對有意義的聲發(fā)射源進行復驗。5、檢測報告構件名稱、編號、制造單位、設計參數、材料牌號和幾何尺寸；加壓史和缺陷情況；執(zhí)行、參考標準；等等2/5/202347第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例一、1000m3石油液化氣球罐的聲發(fā)射檢測1、基本設計參數設計壓力：1.8MPa；設計溫度：常溫；材質：16MnR；公稱壁厚：44mm；幾何尺寸：ф12300mm；工程容積：1000m32、檢測設備及參數設置檢測儀器：32通道聲發(fā)射檢測儀；傳感器：R15；增益：40dB；門檻：40dB；聲發(fā)射信號模擬源：HBф0.5mm鉛芯折斷。2/5/202348第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例一、1000m3石油液化氣球罐的聲發(fā)射檢測3、聲發(fā)射模擬衰減測量結果采用HB0.5mm鉛芯折斷為聲發(fā)射信號模擬源，每個部位進行三次測量，取其平均值，聲發(fā)射信號幅度測量結果如下表：模擬源距離/m0.10.51.02.03.04.05.06.0信號平均幅度/dB91787165625852481000m3球罐模擬聲發(fā)射信號幅度衰減測量結果2/5/202349第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例一、1000m3石油液化氣球罐的聲發(fā)射檢測3、聲發(fā)射模擬衰減測量結果壓力容器聲發(fā)射信號的衰減特性隨壓力容器的幾何尺寸和結構的不同而變化，幾何尺寸越小，波的傳播越復雜，衰減特性變化越大。壓力容器壁厚對聲發(fā)射信號的衰減特性有強烈的影響，壁厚越薄，衰減越大，壁厚越大，衰減越小。經過實際測量發(fā)現，聲發(fā)射信號的幅度和能量參數代表了壓力容器的衰減特性。2/5/202350第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例一、1000m3石油液化氣球罐的聲發(fā)射檢測3、聲發(fā)射模擬衰減測量結果傳感器布置圖；水壓試驗聲發(fā)射監(jiān)測在0~2.0MPa升壓和保壓過程中進行。1000m3的液化石油氣球罐傳感器的布置圖2/5/202351第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例一、1000m3石油液化氣球罐的聲發(fā)射檢測3、聲發(fā)射模擬衰減測量結果利用分析軟件對加壓和保壓階段所采集到的聲發(fā)射信號進行分析和處理。依據：GB/T18182-2000《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結構評定方法》5處有效聲源定位集團，B級：（4,10,11）、（15,16,26）兩處需超聲波復驗。A級：三處，無需復檢2/5/202352第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例二、多層包扎式尿素合成塔的聲發(fā)射檢測與評定優(yōu)點：多層包扎式高壓筒體的制造簡單，整體韌性好，脆性破壞的可能性小和安全性比較高等優(yōu)點，在壓力容器上得到了廣泛應用。缺點：一般常規(guī)無損探傷方法很難對其進行全面整體檢驗和評定。水壓試驗中采用聲發(fā)射檢測技術對其是否存在活性缺陷進行整體檢測2/5/202353第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例二、多層包扎式尿素合成塔的聲發(fā)射檢測與評定1、合成塔的基本參數及檢測目的設計壓力：16.1MPa；工作壓力：14.8MPa，設計溫度：191℃；材質：筒體，K-TEN62M；封頭，SB49SR；壁厚：筒體，84mm；封頭，120（下），94（上）mm幾何尺寸：ф2800mm×33000mm；筒體結構：7節(jié)多層包扎筒節(jié)焊接而成；工作介質：氨、二氧化碳等主要危險：深環(huán)焊縫和腐蝕空洞檢測方法：采用部分焊縫超聲波衍射方法、應力測試方法和整體聲發(fā)射檢測方法，并結合強度分析進行結構完成性評價。2/5/202354第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例二、多層包扎式尿素合成塔的聲發(fā)射檢測與評定2、聲發(fā)射檢測儀器及主要參數設置檢測儀器：32通道聲發(fā)射檢測儀；傳感器：R15；共振頻率：150kHz；增益：30dB；門檻：40dB；定位方式為：線定位和三角定位；傳感器平均靈敏度：91dB；波速：由衰減測量時測定。2/5/202355第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例二、多層包扎式尿素合成塔的聲發(fā)射檢測與評定3、傳感器的布置為了提高檢測缺陷的靈敏度和缺陷定位的可靠性，將聲發(fā)射傳感器布置在該塔環(huán)焊縫外側，為最佳聲發(fā)射檢測方案；每個環(huán)縫上沿圓周均布3個傳感器，間距約3m；相鄰上下兩個環(huán)縫上的傳感器互相形成三角形排列；這樣既可以通過線定位軟件重點監(jiān)測深環(huán)焊縫，又可以通過三角形定位軟件來兼顧監(jiān)測筒體部分；傳感器陣列布置圖2/5/202356第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例二、多層包扎式尿素合成塔的聲發(fā)射檢測與評定4、加壓過程為保證檢驗的有效性，分2個循環(huán)加壓（0~17.1MPa，14.8~16.6MPa）；由于該裝置屬于系統(tǒng)加壓，所以確定水壓試驗壓力為PT=17.1MPa。5、檢測結果根據各階段出現的聲發(fā)射定位集團的情況，確定聲源的活度等級，并結合按強度和能量確定的聲源強度等級，最終確定聲源的綜合等級如下表：2/5/202357第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例二、多層包扎式尿素合成塔的聲發(fā)射檢測與評定5、檢測結果聲源活度、強度及綜合等級劃分2/5/202358第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例二、多層包扎式尿素合成塔的聲發(fā)射檢測與評定6、綜合結果分析對三條環(huán)焊縫進行超聲衍射檢測，未發(fā)現超標缺陷；水壓試驗時，塔體和焊縫的應力、應變和壓力關系式線性的，說明塔體處于彈性范圍內；經計算，筒體與封頭連接焊縫的環(huán)向應力和軸向應力都處于安全范圍以內；根據聲發(fā)射檢測標準，A級聲源可以不進行復驗。S3處的B級聲源，經檢查為內襯里焊縫表面開裂所致，修復后可以安全使用。S4處的B級聲源只在第一加壓循環(huán)出現，經檢查為由嚴重的銹皮開裂引起。2/5/202359第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例二、多層包扎式尿素合成塔的聲發(fā)射檢測與評定6、綜合結果分析檢測結果表明（1）聲發(fā)射檢測技術不僅適用于單層壓力容器，也適用于多層包扎高壓容器的檢測與評定；（2）采用線定位重點檢測深環(huán)焊縫和通過兩道焊縫間的三角形定位兼顧監(jiān)測筒體部分，是一種較合理的傳感器的布置方案；（3）第一次加壓循環(huán)的定位集團是否確實來自于真正的缺陷，尚需沿觀察保壓階段和第二次加壓循環(huán)的檢測結果來確定；（4）安全度高的多層包扎高壓容器在第二次升壓過程中呈現出類似的單層容器一樣的彈性特征，在第二次保壓過程中基本不出現集中定位點；（5）焊縫超聲波衍射檢測、應力測試和整體聲發(fā)射監(jiān)測結果表明，該塔的結構完整性較好。2/5/202360第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例三、常壓立式儲罐腐蝕狀態(tài)的聲發(fā)射在線檢測與評價儲罐的基本問題劣化的最常見形式是遭受各種各樣的腐蝕，其中最易受到破壞和發(fā)生問題的部位是儲罐的罐底。對罐底聲發(fā)射檢測的特點對儲罐的完整性不會有任何影響；實現實時和在線檢測；非常經濟；檢測結果直觀、明確；聲發(fā)射檢測與超聲測厚相結合，可以對儲罐進行整體在線檢測和結構完整性評價，提高檢測結果的可靠性；2/5/202361第五節(jié)典型壓力容器和常壓聲發(fā)射檢測應用實例三、常壓立式儲罐腐蝕狀態(tài)的聲發(fā)射在線檢測與評價1、檢測原理和方法利用聲學方法和現代信號分析技術，對立式儲罐罐底在受壓和腐蝕狀態(tài)下的廣義聲發(fā)射進行檢測與評價。當罐底存在泄露時，介質流過泄露孔時，會產生湍流流動噪聲，當介質夾帶顆粒狀雜質時，會使信號更豐富，若泄漏通