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摘要：球型容器具有占地面积小、综合造价低的优势，已成为石油、石化、城市天然气等领域的重要存储容器，随着需求的和科技的发展国内外球罐向大型化方向发展，球罐板片越来越多、焊缝总长也越来越长，伴随着的无损检测要求也越来越高。声发射检测技术因其经济、环保、快捷时效、可在线监测的技术特点，成为球罐检测重要技术之一。基于此，本文就大型球罐声发射检测技术进行了相应的研究。
关键词：声发射检测技术；整体检测；局部检测
引言
当前常见的大型球罐主要用于存储化工产品及原料等，一旦出现泄露、爆炸、中毒等问题不仅会影响财产安全，也会威胁到人们的生命安全。声发射检测技术是当前检测大型球罐是否存在活性缺陷的重要检测技术，其实际应用中能够有效的判断大型球罐是否能够继续安全使用。本文以广东地区一台2000m3丙烯球罐为例进行声发射检测，检测过程中主要采用的是整体检测和局部检测相结合的办法，检测后经过分析发现了23处有效发生源，经过超声、磁粉复验后发现有21处存在缺陷，经过该次检测可以发现，声发射检测技术较为可靠。
一、声发射检测技术
材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射，大多数材料变形和断裂时都有声发射产生，利用先进仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。声发射检测技术在实际应用中具有可整体检测、可在线监测的优点，并且能够有效得检测出设备或材料内存在的活性缺陷，既能有效的检测出危害性缺陷，又可避免对设备进行过度的消缺维护，因此其常用于在役设备的定期检验和在线监测。
二、大型球罐概况
广东某地区一台2000m3丙烯球罐在2018年8月份进行检验的时候发现球罐的对接焊缝熔合线内表面有大量裂纹存在，厂方发现问题后立即采取了消氢、补焊返修、整体消应力处理，经过处理后的丙烯球罐进行水压试验合格后继续投入使用至今。其基本情况是：设备编号: 453-T-001； 容积: 2000 m3 ；介质: 丙烯；主体材质: 07MnNIMoDR；公称壁厚: 44 mm；操作压力为1.43 MPa。
三、确定检测方案
在本次丙烯球罐的检测中采用的是北京声华兴业公司生产的SAEU2S-1016-60和SAEU2S-1016-40多通道全数字化声发射检测分析仪，同时结V7.5源定位检测分析软件。在实际检测中一台SAEU2S-1016-60型声发射检测分析的 46 个通道数对球罐进行整体检测，传感器通过球面定位的方式，而SAEU2S-1016-40型声发射检测分析仪32 个通道数对球罐上下大环缝进行检测，传感器通过线性定位的方式。在实际检测中，按照NB/T47013.9-2012的要求，按照NB/T47013.9-2012《承压设备无损检测 第9部分 声发射检测》的要求，声发射检测的压力试验程序采用两次加压循环过程，升压介质为软化水，介质温度为 20 ℃[1]。
（一）整体检测
SAEU2S-1016-60型声发射检测分析仪用于整体检测的方式，在其探头的布置过程中主要利用到46个探头，共五层，从第一层到第五层分别6个、10个、12个、6个、10个，并在该丙烯球罐的底部中心和顶部中心分别布置一个探头，探头的布置过程中主要注意避开上下人孔，具体布置方式如下图1所示。
图2 局部监测传感器探头布置示意图
四、仪器校准和加载程序
仪器校准和加载程序首先就需要测量仪器通道灵敏度和衰减特性，按照标准要求，每个通道响应的幅度值与所有相关通道的平均幅度值之差不大于4 dB；其次就是要在正是检测之前对施工现场进行噪声测量,时长为30分钟，信号幅度＜ 52 dB； 衰减测量情况较 16MnR 材料大，将门槛值设置为 40还能够进一步提高精度；再次，整体检测中需要进一步定位校准46个有代表性的三角形定位阵列，在局部检测中则需要进一步定位校准32个有代表性的线性定位阵列；最后就是要进行两次加压、保压程序，第一次的加压从1.32MPa开始，至1.45MPa时，稳定10分钟；第二次则加压至1.53MPa，持续60分钟后持续降至1.33MPa。
五、检测数据分析
在本次检测过程中，对检测数据的分析需要用到参数采集和分析的方法，其中，要想保证数据分析的有效性就需要区分有效声源信号和噪声信号。一是要依据声发射分析仪采集到的波形判断该信号是否是裂纹缺陷信号源；二是在升压开始前及两次降压过程中需要对缺陷信号进行有效的识别，识别过程中应该关注球罐上的位置是否有因振动、介质进出流动、传感器自激产生的噪声信号。
六、结果
整个声发射试验中，采集了升压1.45-1.53MPa（包含1.45MPa保压10min），1.53MPa保压60min两个阶段的数据，通过以上整体检测方法发现18 处有效声发射定位源，而局部检测方法发现12 处有效声发射定位源，其中，两种检测方法所重叠的有效声发射定位源一共有7处，故本次检测共计发现 23 处有效声发射源。根据NB/T47013.9-2012《承压设备无损检测 第9部分 声发射检测》中对有效声发射源检测的的相关规定，对上述 23 处声发射源部位 MT、UT 复验，结果发现 21 处源部位存在表面裂纹缺陷[2]。
七、检测过程中需要注意的问题
声发射检测技术是当前压力容器检测中较为可靠的一种技术，能够较为有效的检测出一些大型球罐的活性缺陷，但是在部分因各种原因不能停止运行而又已到压力容器检验周期必须检验的球罐中应用声发射检测技术首先需要注意整体检测与局部检测相结合的方法的使用，并结合两次升压与两次保压四个阶段进行；其次就是要关注噪声信号对信号源的判断，能够排除的尽可能的排除；最后就是要详细了解设备运行中的相关资料，以便能够更好的帮助判断信号源的有效性。
结语
综上所述，声发射检测技术是当前压力容器检验中较为可靠的一种技术，经过上述对液化石油气球罐的检测中可以发现，实际检测中利用整体检测和局部检测相结合的办法能够较为准确的检测出有效的声发射源，从而为其维修提供有效的依据。
参考文献:
[1]杨俊强,黎天标,关甲芬,李茂东,刘时风,董屹彪.无线声发射系统在大型球罐中的应用案例分析[J].石油和化工设备,2018(07):69-72+74.
[2]徐火力.声发射技术在球罐全面检验中的应用[J].能源与环境,2017(06):37-40.
论文作者:马寅山,刘星,张宪辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
标签：球罐论文; 检测技术论文; 丙烯论文; 信号论文; 缺陷论文; 局部论文; 过程中论文; 《防护工程》2019年11期论文;