一、聲發(fā)射技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 

20世紀(jì)70 年代中期由機(jī)械研究所開展了壓力容器的聲發(fā)射檢測。20世紀(jì)80 年代中國特種設(shè)備檢測研究中心對壓力容器的聲發(fā)射檢測和評定方法進(jìn)行了較深入的研究 ,開展了復(fù)合材料壓力容器的聲發(fā)射特性研究及檢測應(yīng)用工作。進(jìn)入20世紀(jì)90年代至今,聲發(fā)射技術(shù)在我國的研究和應(yīng)用呈快速發(fā)展的趨勢。至今,許多技術(shù)監(jiān)督系統(tǒng)鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所購買了多通道聲發(fā)射儀開展壓力容器的檢驗(yàn)工作。2003 年 8月國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布檢測機(jī)構(gòu)管理規(guī)定將聲發(fā)射檢測技術(shù)作為壓力容器檢測常用的無損檢測方法之一，并設(shè)置專業(yè)的無損檢測公司可以從事壓力容器的聲發(fā)射檢測工作。自此，壓力容器的聲發(fā)射檢測工作已正式納入我國的特種設(shè)備安全監(jiān)察法規(guī)體系，得到政府的正式認(rèn)可。 　　

二、聲發(fā)射技術(shù)的性質(zhì) 　　

聲發(fā)射概念： 　　

在應(yīng)力到達(dá)塑性域時，聲發(fā)射的頻率會迅速增加，達(dá)到最大值之后又會逐漸的減少。通常情況下認(rèn)為產(chǎn)生聲發(fā)射的原因是錯位移動引起的，當(dāng)需要檢測的鍋爐容器出現(xiàn)了裂痕，在裂痕的頂部會有集中應(yīng)力的產(chǎn)生，導(dǎo)致這個部位更早于其他部位進(jìn)入到塑性域從而產(chǎn)生聲發(fā)射。應(yīng)當(dāng)在鍋爐容器上事先制造裂痕數(shù)毫米然后進(jìn)行伸拉的實(shí)驗(yàn)，切好的裂痕包括四種，其中最長裂痕的鍋爐容器處于最小載荷情況下就產(chǎn)生了斷裂。這樣表明因?yàn)榱押塾绊?，物體在幾分之一的極限荷載下發(fā)生斷裂。此時產(chǎn)生的聲發(fā)射振幅就會增加，并且會隨著裂痕的擴(kuò)張而有所間斷。 　　

三、聲發(fā)射技術(shù)的檢測方法 　　

通常的無損常規(guī)檢測方法一般都只是對靜態(tài)進(jìn)行檢測，而在鍋爐壓力容器中存在的最危險的隱患通常是發(fā)展中的缺陷，聲發(fā)射檢測是在金屬材料在應(yīng)力作用之下發(fā)生變形塑性和擴(kuò)展缺陷時，產(chǎn)生物理現(xiàn)象的聲信號。信號的采集和分析使用換能器多通道同時使用電子現(xiàn)代處理技術(shù)，進(jìn)而獲得加載部件中的信息動態(tài)缺陷。使用聲發(fā)射設(shè)備，定位檢測材料結(jié)構(gòu)中的動態(tài)缺陷。這樣對結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)行評測。聲發(fā)射技術(shù)不同于其他的探視方法，必須在缺陷部位的附近進(jìn)行逐一掃描，主要是依靠幾個固定不變的傳感器對整個設(shè)備進(jìn)行比較完整的測定。此方法顯著的優(yōu)勢是可以隨時進(jìn)行在線檢測。 　　

實(shí)際上，鍋爐壓力容器事故大多是因缺陷所引發(fā)的。有效的檢驗(yàn)焊接缺陷和評定缺陷在一定程度上對容器壓力進(jìn)行了檢測。正常的檢測容器壓力的方法是焊接無損全面檢測和探傷超聲波等。一般情況內(nèi)部焊接探傷不能少于X射線內(nèi)縫的20%，有時甚至要對其進(jìn)行100% 無損檢測，并且對焊接存在的缺陷部位進(jìn)行斷裂力學(xué)評定，這項(xiàng)工作往往需要較大的工作量并且需要較長的檢測時間。聲發(fā)射技術(shù)檢測時發(fā)出信號是由換能器的多通道對受壓部件產(chǎn)生受載時材料內(nèi)部缺陷變形現(xiàn)象所發(fā)出，進(jìn)而對這些信號實(shí)行搜集和整理，最終獲得信號產(chǎn)生的缺陷參數(shù)。例如應(yīng)力的波幅大小，個數(shù)或次數(shù)以及應(yīng)力缺陷的部位，出現(xiàn)應(yīng)力缺陷的荷載等，最終達(dá)到評定缺陷的目的。因?yàn)槁暟l(fā)射技術(shù)能對焊接缺陷實(shí)行全面的定量定位，同時聲發(fā)射檢測速度較快，資金較低，聲發(fā)射已發(fā)展成為壓力容器缺陷檢測的重要手段之一。 　　

聲發(fā)射檢測技術(shù)經(jīng)常和壓力容器水壓試驗(yàn)過程同時進(jìn)行，這樣是為了確定發(fā)展性焊接缺陷有可能出現(xiàn)的區(qū)域。第一步檢測需要的時間大概是水壓試驗(yàn)需要的時間。檢測結(jié)果得出的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)硬盤中進(jìn)行保存，同時在容器殼表體上對發(fā)射源的位置進(jìn)行預(yù)測。因?yàn)槁暟l(fā)射檢測利用計(jì)算機(jī)來控制自動缺陷數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)的可靠性較高，人為因素造成的干擾小，數(shù)據(jù)可以長期進(jìn)行保存。

     結(jié)果表明了對查出的聲發(fā)射源定位性能佳。在我國聲發(fā)射檢測技術(shù)被廣泛的用于檢測壓力容器方面。一些研究聲發(fā)射技術(shù)機(jī)構(gòu)將發(fā)射技術(shù)進(jìn)行了引進(jìn)、消化、吸收、研究和應(yīng)用，最終目的是采用高新技術(shù)，將壓力容器現(xiàn)場檢驗(yàn)的勞動量進(jìn)行改進(jìn)，更快、更好地服務(wù)于廣大用戶。聲發(fā)射在受載狀況下，主動對材料內(nèi)部缺陷進(jìn)行信息反映，無需使用探頭在被測的表面進(jìn)行掃描,這種方式將傳統(tǒng)無損檢測方法的被動檢測變?yōu)橹鲃訖z測。從檢查范圍來看，聲發(fā)射是方位進(jìn)行的檢測,，缺陷位置和方向不會影響聲發(fā)射對缺陷的檢出率。聲發(fā)射檢測是一種動態(tài)無損檢測，它同應(yīng)力相結(jié)合，在應(yīng)力的影響下，能夠判斷這個缺陷的嚴(yán)重性。 　　

四、聲發(fā)射技術(shù)的檢測機(jī)理 　　

了解現(xiàn)場壓力容器的聲發(fā)射源特性是進(jìn)行壓力容器聲發(fā)射信號源分析和解釋的基礎(chǔ),通過對聲發(fā)射檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，以及對發(fā)現(xiàn)的聲發(fā)射源進(jìn)行的常規(guī)無損檢測復(fù)驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)場壓力容器聲發(fā)射檢驗(yàn)可能遇到的典型聲發(fā)射源分為七類，以下介紹這些聲發(fā)射源產(chǎn)生的部位和機(jī)理。 　　

壓力容器焊縫上表面裂紋及內(nèi)部深埋裂紋的塑性形變鈍化和擴(kuò)展而產(chǎn)生聲發(fā)射信號。壓力容器焊縫內(nèi)存在的氣孔、夾渣、未熔合和未焊透等缺陷的開裂和擴(kuò)展及非金屬夾渣物的斷裂可產(chǎn)生聲發(fā)射信號。容器外部腳手架的碰撞、內(nèi)部塔板、外部保溫及平臺支撐等部件均可產(chǎn)生機(jī)械摩擦聲發(fā)射信號。

      另外,立式容器的裙座和臥式容器的馬鞍型支座均由墊板連接容器殼體和支撐板，一般墊板與容器殼體采用全部或部分角焊縫焊接。在加壓過程中，墊板與殼體膨脹不一致引起的摩擦可產(chǎn)生大量的聲發(fā)射信號。對于新制壓力容器。加壓易出現(xiàn)此類信號;對于在用壓力容器, 焊縫返修部位易出現(xiàn)此類聲發(fā)射源。     

另外容器的裙座、支座、支柱和接管等角焊縫部位易產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中。在升壓過程中應(yīng)力的重新分布可產(chǎn)生大量聲發(fā)射信號。在氣壓或水壓試驗(yàn)過程中容器上接管、法蘭、人孔以及缺陷穿透部位的泄漏,可產(chǎn)生大量的聲發(fā)射信號。長期使用的鋼制壓力容器,在內(nèi)外部均易產(chǎn)生氧化。有時內(nèi)部介質(zhì)腐蝕性嚴(yán)重、外部環(huán)境潮濕、酸雨和海風(fēng)等可產(chǎn)生較嚴(yán)重的腐蝕，在水壓試驗(yàn)過程中,這些氧化皮的破裂剝落過程會產(chǎn)生大量的聲發(fā)射信號。 　　

五、發(fā)展趨勢 　　

現(xiàn)在使用的壓力容器在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和使用等環(huán)節(jié)的嚴(yán)格管理下，已很少發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的缺陷,因此在保證壓力容器安全運(yùn)行的情況下，如何延長壓力容器的運(yùn)行周期，并且盡量縮短檢驗(yàn)的時間，是廣大壓力容器用戶最關(guān)心的問題。由于聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn), 因此聲發(fā)射檢測技術(shù)在在用壓力容器在線監(jiān)測方面擁有巨大的應(yīng)用市場。由于在線運(yùn)行的壓力容器在大多數(shù)情況下無法對發(fā)現(xiàn)的聲發(fā)射源進(jìn)行常規(guī)無損檢測方法復(fù)驗(yàn)。因此壓力容器聲發(fā)射源性質(zhì)的識別和危險程度的確定的研究和完善必然是壓力容器聲發(fā)射檢驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展方向。 　　

六、結(jié)束語 　　

聲發(fā)射檢測是無損檢測的新技術(shù)，作為在役壓力容器定期檢驗(yàn)的一種主要方法是非常有效和可行的。這種技術(shù)能滿足在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下，及時對設(shè)備進(jìn)行檢測，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，進(jìn)可能降低設(shè)備的事故危險。我們應(yīng)該大力推廣這一高新技術(shù)，使聲發(fā)射檢測這一方法更廣泛地應(yīng)用到我們的檢驗(yàn)工作中。提高檢驗(yàn)、檢測水平及效率，確保設(shè)備的安全和正常運(yùn)行。