孟令红 郭小峰
内蒙古伊泰煤制油有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 017000
摘要：声发射技术属于是一种动态无损检测方式，在使用时能够呈现出整体性、实时性等特点，在化工设备制造质量验证以及在线监测中得到了充分应用。本文根据以往工作经验，对声发射信号的产生机理和特点进行总结，并从声发射技术在压力容器检测中的应用、常压金属储罐的声发射检测方式研究、金属常压储罐的声发射检测方法和步骤三方面，论述了声发射技术在化工设备检测中的应用思路。
关键词：声发射技术；化工设备；常压金属储罐
为了更好的满足化工设备定期维护需求，相关企业和工作人员需要根据设备的具体运行状态，确定最佳的检修周期，并根据自身状态监测结果，明确故障内容，方便后续制定针对性较强的检修决策。从过去应用的参数表征设备状态角度来说，如振动信号、温度信号灯，不能将设备运行状态完全反应出来，如果应用传统检测手段，还容易影响设备安全运行。为此，人们需要将声发射技术引入其中。
1.声发射信号的产生机理和特点
1.1压力容器泄露出现声发射的机理和特点
总的来说，压力容器泄露过程主要分为三个阶段，即应力集中及裂口阶段、裂口扩展及渗漏阶段以及高速水流喷射阶段。第一阶段中所产生的声发射信号来源于金属裂纹开裂现象，信号以突发型信号形式为主，持续时间十分有限，能量比较强。第二阶段的声发射信号是由裂纹扩展释放应变能所产生的，同时也能将管壁中的应力波激发出来，该阶段信号是由突发型信号和连续型信号叠加而来，能量有限。当裂口不断增加时，逐步进入到第三阶段，此时，高压流体会从裂口中直接喷射出去，在管内壁中出现较强的应力波。研究表明，射流所引发的信号本身具备连续性特点，如果水中含有气体，在间断喷出时会形成较强的突发型信号，型号与渗漏产生的信号类似，幅度更大。相比之下，泄露所引发的应力波频谱具备有限陡的尖峰，人们可以借助于频谱分析法将泄露信号从噪声中分离开来[1]。
1.2裂纹产生声发射的机理和特点
裂纹形成和扩展属于是部分设备被破坏的本质所在，其中涉及到的主要形式有裂纹形成、裂纹尖端的塑性变形以及裂纹扩展。当塑性材料受到外力作用后，第二相硬质点和基本材料变形并不一致，往往能够在二者界面上形成微孔，当出现外力增加现象后，微孔不断提升，并与相邻微孔连接在一起，形成初始裂纹。另外，裂纹尖端也会因为应力过于集中，出现塑性区域，而且在外力作用下，塑性区域还会出现微观裂纹情况，从而演变成宏观裂纹。如果是脆性材料，不会出现明显的塑性变形问题，此时，裂纹出现的主要原因是位错塞积，进一步增加了裂纹的扩展速度。
另外，由于裂纹扩展过程中，涉及到材料内部某一位置上能量的局部积聚和释放，属于是间断性过程，激发的声发射信号能够呈现出明显的突发特性。
实际脆性材料由于不出现明显塑性变形问题，实际声发射频度有限，强度也较高，此时，塑性材料能够与其保持相反状态，声发射信号频度高，强度有限。
2.声发射技术在化工设备检测中的应用思路
2.1声发射技术在压力容器检测中的应用
本次检测应用的仪器为通道声发射检测仪，检测方案实施上，工作人员首先要做的就是声发射检测方案设计。一般来说，会使用二次加载方式，让检测数据变得更加充分，结果也相对可靠。当加载结束之后，还要再次对通道进行标定，保证各个通道在加载期处于正常运行状态。对于应变检测方案设计，人们需要在进料和出料管道位置处以及反应器中执行18点布片操作，为了维护测量操作的准确性，应采取一个应变片，以及一个公共线方式，此时，虽然能够增加导线数量，但能够避免应变片之间出现相互干扰问题。如果各部分温度存在差异，测量结果同样也会不同。为了避免上述情况出现，人们可以选择三个补偿块以及6个温度补偿片，让每个温度梯度不同位置均能得到良好的温度补偿[2]。
2.2常压金属储罐的声发射检测方式研究
立式储罐应用时，最容易出现问题的部分为立式储罐罐底，而且与所处位置存在直接关系。一般来说，储罐罐底承受液位变化引发的交变荷载作用，导致罐底由于制造和焊接操作，出现很多缺陷，如夹渣、未熔合等等，同时还会形成新的缺陷，如应力腐蚀、开裂等。如果储罐中出现严重的腐蚀损伤问题，整体以及局部强度也会渐渐被削弱，再加上受理条件的改变，罐底往往也会出现变形问题，虽然变形并不明显，但该类变形所引发的腐蚀产物开裂现象，伴随着应力波，人们可以通过灵敏度较高的声发射环能器，将这些变化感知出来，在接收信号同时，对整个声发射检测系统进行分析，从而将储罐腐蚀损伤情况展示出来。
2.3金属常压储罐的声发射检测方法和步骤
检测工作执行前，工作人员应做好准备工作，如审核设计文件和制造文件资料等等。其次，开展储罐罐体AE检测压力测试操作。一般来说，储罐罐体AE检测压力取决于对新储罐进行水压验证试验时的AE检测，或者是对储罐执行AE检测操作。最后，检测加载过程时，实际储罐罐体应力由液体净水压力和叠加液压引发的。实际储罐应用时除了液压和气压外，温度也会让罐体产生新的应力。此时，检验员与业主需要就温度变化情况而引发的应力变化保持同步。对于储罐加压操作，应保证进液接管位于液体内部，尽可能降低流体飞溅出现的噪声问题，维护整体检测效果[3]。
3.结论
综上所述，虽然声发射技术在应用过程中存在一些不足之处，但对于实际化工设备状态监测和故障诊断的帮助十分明显。尤其是在压力容器泄露监测以及转子、管道裂纹检测上，能够呈现出良好效果。另外，也可以将声发射技术和温度监测结合到一起，将设备运行状态反应出来，为后续状态维修操作提供支持。
参考文献
[1]邝吉贵,刘杲凯,陈一亮.声发射在线监测技术中的一种传感器固定装置[J].中国设备工程,2020(23):147-148.
[2]李晓明.声发射技术在大型塔器气压强度试验中的应用[J].石油化工腐蚀与防护,2020,37(04):45-47.
[3]彭利坤,何毓明,宋飞.基于声发射技术的液压滑阀内漏识别方法研究[J].海军工程大学学报,2020,32(04):80-85.