作者：费宏伟
摘　要:采用声发射检测技术对1000 m3 液化气球罐的上半球罐进行了声发射检测,并将声发射检测结果与常规磁粉探伤结果进行了比较,发现利用声发射方法检测出需要复查的区域与磁粉探伤结果具有较好的符合性。对今后关键压力容器的不开罐定期检验具有指导意义。
关键词:声发射检测;压力容器
1 　前言
压力容器的声发射检测在国内外已得到了广泛应用[1、2 ] 。本文参照GB/ T18182 —2000《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》[3 ]对1000 m3 液化气球罐的上半部分进行了声发射检测, 并将检测结果与常规磁粉探伤结果进行了比较。
2 　声发射检测原理
材料受外力或内力作用会产生变形或断裂,并以弹性波形式释放出应变能的现象, 称为声发射(Acoustic Emission ,简称AE) 。用仪器检测、记录、分析声发射信号并利用声发射信号推断声发射源的方法就是声发射检测技术。材料在应力作用下产生塑性变形、裂纹萌生与扩展、夹杂物的断裂和脱开等,是结构失效的重要机制, 也是典型的声发射源。利用声发射技术对压力容器进行检测时, 通过对压力容器加压,使压力容器内存在的活性缺陷受力活动,产生声发射信号, 然后参照相关标准对检测到的声发射信号进行评价,并对声发射源的级别进行评定。
3 　1000 m3 液化气球罐上半球罐的声发射检测
3.1 　基本技术参数,见表1。

加载历史:冬季为0.8 →1.0 MPa ,夏季为1.0 →1.2 MPa ;最大操作压力为1.6 MPa 。
检验历史:1993 年,1996 年,1999 年内外部检验均发现多处表面裂纹, 经打磨消除; 1999 年整体热处理后,进行磁粉探伤, 发现多处裂纹, 经打磨消除后复探合格;2000 年定期检验时磁粉探伤在内壁发现6 处裂纹,经打磨消除后复探合格。
3.2 　声发射检测仪器及相关参数
检测中使用了MAES 多通道声发射检测系统,主要参数:背景噪声< 58 dB;门槛值:60 dB;增益:40dB;模拟源: 2H a015 mm 铅芯折断信号; 传感器:AEW宽频带传感器;检测频率:0.1～1 MHz。
3.3 　声发射检测方案
本次检测仅对301 # 液化气球罐上半部分进行,使用25 只传感器, 定位方法采用区域定位法(ZonalLocation Method) 。球罐体积为1000 m3 , 直径约为12.5 m,与纬度方向平行布置3 排传感器,如图1 所示。以赤道为基准, 向上间隔1 m(弧线长) 布放第一圈13 只传感器(1 # →13 # ) ,各传感器间距约3 m;第一圈向上间隔4 m(弧线长) 布放第二圈9 只传感器(14 # →22 # ) ,各传感器间距约3 m;第二圈向上间隔2.92 m(弧线长) 布放第三圈传感器,3 只传感器(23 # →25 # ) 呈正三角形布放。1 # 、14 # 、23 # 三只传感器沿经度方向位于同一直线上。各传感器详细位置见图1 中标识。试验采用二次加载的方法,加载前后均对各通道进行了标定以确保在加载过程中各通道工作正常。加载过程按照图2 所示的曲线进行,其中每级保压台阶的保载时间为10 min ,第一次加载分五次从0 加至2.00 MPa , 然后降压至1.6MPa ,第二次加载最高压力为第一次加载最高压力的97 %(1194 MPa) 。

3.4 　声发射检测结果分析
声发射检测过程中,对加载、保载及卸载阶段的测量数据分段记录, 并根据GB/ T18182 —2000《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》第8 节《检测结果评价》对加压过程中各区域内声源的活度、强度以及综合等级进行评定,评定结果见表2 ,在两次加
载循环(对应升(降) 压过程) 中, 各区域声发射源的活度、强度呈降低趋势,第二次加载过程中产生的声发射信号量明显少于第一次加载过程。

根据对各检测区域的评定结果, 将该液化气球罐上半球的部分焊缝划定为需要使用常规方法进行复查的部位,如图3 中浅灰色粗线标记的部位。此外图3 中黑色小三角所标出的部位为声发射检测试验后使用常规磁粉探伤方法所检测出的表面裂纹。根据声发射检测结果划分的需复查部位与常规磁粉探伤检测结果的比较, 常规磁粉探伤检测出的表面裂纹中约70 %位于根据声发射检测结果所划分的需复查的焊缝上。

4 　结论
(1) 利用声发射对1000 m3 液化气球罐的上半部分进行了检测, 并将检测结果与常规磁粉探伤结果进行了比较,结果具有较好的符合性;
(2) 声发射对材料非常敏感, 对本文中SPV50Q材料参照了16MnR 材料的声发射特性,对检测结果的判断会引入一定的误差,在条件许可的情况下,对容器材料的声发射特性进行研究, 有助于提高声发射信号源判断的准确性;
(3) 对于罐顶罐底等部位,因存在人孔,料孔,管路等复杂结构对定位精度的影响需作进一步研究;
(4) 声发射检验技术对今后在装易燃有毒介质的关键压力容器进行不开罐定期检验中, 可发挥重要的作用。