m3液化气球罐的声发射检测.doc

1000m3液化气球罐的声发射检测摘 要 本文采用声发射检测技术对1000m3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 压力容器一、前言目前压力容器的声发射检测在美国、欧盟、日本等工业发达国家已经得到了广泛应用，我国的许多技术监督系统和军队系统的锅炉压力容器检验机构也已经购买了多通道声发射仪开展压力容器的定期检验工作。2003年8月国家质量监督检验检疫总局颁布的特种设备检验检测机构管理规定和特种设备检验检测人员考核与监督管理规则正式将声发射技术作为压力容器检测常用的无损检测方法之一，专业的无损检测公司可以从事压力容器的声发射检测工作，自此，压力容器的声发射检测工作已正式纳入我国的特种设备安全监察法规体系，得到政府的正式认可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1000m3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。二、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，此现象称为声发射(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活性缺陷，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，通过对压力容器进行泵水或泵气，使压力容器内存在的活性缺陷受力扩展，产生声发射，然后参照相关标准对检测到的声发射源级别进行评定。三、1000m3液化气球罐上半球罐的声发射检测（一）、1000m3液化气球罐基本技术参数试件名称1000m3液化气球罐设计温度-950 设计压力 1.8MPa工作介质 液化气主体材质 SPV50Q公称容积 1000 m3球壳厚度 34mm制造日期 1985年8月 加载历史：冬季为0.8MPa1.0MPa,夏季为1.0MPa1.2MPa；最大操作压力为1.6MPa。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。（二）、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58dB；门槛值：60dB；增益：40dB；模拟源：2H0.5mm铅芯折断信号；传感器：AEW宽频带传感器；检测频率：0.1MHz1MHz。（三）、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（Zonal location method）。 贮气球罐体积为1000 m3，直径约为12.5米，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米（弧线长）布放第一圈13只传感器(1#13#)，各传感器间距约3米；第一圈向上间隔4米（弧线长）布放第二圈9只传感器(14#22#)，各传感器间距约3米；第二圈向上间隔2.92米（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分钟，第一次加载分五次从0加至2.00MPa，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（1.94MPa）。图1 传感器布置图2.001.801.601.000.800.00压力P（MPa）1.94时间T图2 加载曲线（四）、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节检测结果评价对泵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1，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。从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来看，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。图3 G906上半球（俯视图）考虑C级以上复检四、结论1、利用声发射对1000m3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。表1 各区域内声发射源等级评定表区域第一加压循环第二加压循环活度等级划 分强度等级划 分综合等级升压保压升压保压1非活性中强度A2弱活性中强度C3-4-5-6非活性中强度A7弱活性中强度C8弱活性中强度C9活 性中强度D10弱活性中强度C11非活性中强度A12弱活性中强度C13非活性中强度A14活 性中强度D15非活性中强度A16非活性中强度C17非活性中强度A18弱活性中强度C19活 性中强度D20弱活性中强度C21活 性中强度D22非活性中强度A23活 性中强度D24弱活性中强度C25强活性中强度E注：表示加压或保压过程中有声发射源；表示加压或保压过程中无声发射源参考文献1. 沈功