壓力容器無損檢測(cè)磁記憶檢測(cè)技術(shù)研究

有鑒于此,國(guó)內(nèi)外對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)、制造和使用均有嚴(yán)格的規(guī)定和要求,而各種無損檢測(cè)技術(shù)在壓力容器的制造和在役定期檢驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。

20世紀(jì)60年代初,Green等人首先開始了聲發(fā)射技術(shù)在無損檢測(cè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用, Dunegan首次將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于壓力容器檢測(cè)方面的研究[2,3] ;20世紀(jì)70年代,隨著Dunegan等人研制成功現(xiàn)代多通道聲發(fā)射檢測(cè)儀器系統(tǒng),聲發(fā)射技術(shù)在化工容器[4,5] 、核容器[6] 和焊接過程控制方面的應(yīng)用取得了初步成功。通過四十多年的發(fā)展,目前聲發(fā)射技術(shù)已成為成熟的無損檢測(cè)手段,在國(guó)內(nèi)外壓力容器檢驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。

壓力容器聲發(fā)射檢驗(yàn)可分為役前驗(yàn)證試驗(yàn)、在役定期檢驗(yàn)和運(yùn)行過程中的在線監(jiān)測(cè),其共同的特點(diǎn)都是在容器加載的情況下進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。聲發(fā)射檢測(cè)方法在許多方面不同于其它常規(guī)無損檢測(cè)方法,其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為:

(1)聲發(fā)射是一種動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法,探測(cè)到的能量來自被測(cè)物本身,而非超聲或射線探傷方法一樣由無損檢測(cè)儀器提供。

(2)聲發(fā)射檢測(cè)方法對(duì)線性缺陷較為敏感,能探測(cè)到在外加結(jié)構(gòu)應(yīng)力下線性缺陷的活動(dòng)情況,且穩(wěn)定的缺陷不產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)。

(3)在一次試驗(yàn)過程中,聲發(fā)射檢驗(yàn)?zāi)軌蛘w探測(cè)和評(píng)價(jià)整個(gè)結(jié)構(gòu)中缺陷的狀態(tài)。

(4)對(duì)于在役壓力容器的定期檢驗(yàn),聲發(fā)射檢測(cè)方法可以縮短檢驗(yàn)的停產(chǎn)時(shí)間或無需停產(chǎn)。

(5)對(duì)于壓力容器的耐壓試驗(yàn),聲發(fā)射檢測(cè)方法可以預(yù)防由未知缺陷引起的災(zāi)難性失效和限定壓力容器的最高工作壓力。

以下綜述國(guó)內(nèi)外壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)現(xiàn)狀和現(xiàn)場(chǎng)壓力容器檢測(cè)的聲發(fā)射源特性。

1　國(guó)外壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)現(xiàn)狀

目前壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)在美國(guó)、歐盟和日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)80年代,美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)和機(jī)械工程協(xié)會(huì) (ASME)、日本無損檢測(cè)協(xié)會(huì)(NDIS)、法國(guó)及歐洲聲發(fā)射工作組(EWGAE)等,相繼提出了有關(guān)聲發(fā)射檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,包括術(shù)語、檢測(cè)儀性能測(cè)試 和檢測(cè)方法。其中,美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)和ASME規(guī)范數(shù)量多,比較配套,而且內(nèi)容詳細(xì)。表1為國(guó)外部分有關(guān)壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的目錄。

在檢測(cè)人員認(rèn)證方面,美國(guó)無損檢測(cè)學(xué)會(huì)于20世紀(jì)80年代已將聲發(fā)射技術(shù)列入SNT-TC-1A無損檢測(cè)人員鑒定認(rèn)可規(guī)則中,并進(jìn)行了大量聲發(fā)射iv,

在檢測(cè)應(yīng)用方面,美國(guó)、歐盟和澳大利亞等國(guó)家有許多檢測(cè)檢驗(yàn)公司從事壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)。據(jù)報(bào)道,美國(guó)MANSANTO化學(xué)工業(yè)公司到20世 紀(jì)90年代初已應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)成功檢驗(yàn)了幾千臺(tái)大型壓力容器[7~9],其中許多檢測(cè)是在運(yùn)行過程中進(jìn)行的。該項(xiàng)工作在日本、歐盟和澳大利亞等國(guó)家也開展 應(yīng)用得較多,并有成功的報(bào)道[10~13] 。很多文章均報(bào)道了聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)裂紋、未熔合、未焊透、夾渣和氣孔等焊接缺陷。但這些缺陷的發(fā)現(xiàn),均是在聲發(fā)射檢測(cè)之后,再在聲發(fā)射源所指定的部位經(jīng)磁粉、滲透、超聲波或射線探傷等常規(guī)無損檢測(cè)方法復(fù)驗(yàn)后確定的。

2　國(guó)內(nèi)壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)現(xiàn)狀

我國(guó)于20世紀(jì)70年代中期由合肥通用機(jī)械研究所最早開展了壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)應(yīng)用。20世紀(jì)80年代中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究中心(原勞動(dòng)部鍋 爐壓力容器檢測(cè)研究中心)、冶金部武漢安全環(huán)保研究院和大慶石油學(xué)院等對(duì)金屬壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)和評(píng)定方法進(jìn)行了較深入的研究和廣泛的應(yīng)用,航天部 703所對(duì)鈦合金氣瓶進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和應(yīng)用,航天部44所主要開展了復(fù)合材料壓力容器的聲發(fā)射特性研究及檢測(cè)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(guó)的研究和應(yīng)用呈快速發(fā)展的趨勢(shì)。20世紀(jì)90年代初燕山石化、天津石化、大慶油田、勝利油田、遼河油田和深圳鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所等石油、石化 企業(yè)檢驗(yàn)單位和專業(yè)檢驗(yàn)所相繼進(jìn)口大型聲發(fā)射儀器,廣泛開展壓力容器的檢驗(yàn)。進(jìn)入21世紀(jì)至今,許多技術(shù)監(jiān)督系統(tǒng)和軍隊(duì)系統(tǒng)的鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所購(gòu)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(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)管理規(guī)定》和《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)人員考核與監(jiān) 督管理規(guī)則》正式將聲發(fā)射技術(shù)作為壓力容器檢測(cè)常用的無損檢測(cè)方法之一,專業(yè)的無損檢測(cè)公司可以從事壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)工作。自此,壓力容器的聲發(fā)射檢 測(cè)工作已正式納入我國(guó)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。據(jù)估計(jì),我國(guó)目前約有30多個(gè)專業(yè)檢驗(yàn)單位、科研院所和大專院校從事壓力容器聲發(fā) 射檢測(cè)技術(shù)的研究和應(yīng)用,從業(yè)人員100多人。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),這些單位每年采用聲發(fā)射檢測(cè)大型壓力容器300~500臺(tái)。

在制定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方面,除聲發(fā)射檢測(cè)術(shù)語和檢測(cè)儀性能測(cè)試兩個(gè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之外,我國(guó)現(xiàn)有的聲發(fā)射檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎均為壓力容器的檢測(cè)方法,這些標(biāo)準(zhǔn)相互配套,基本上滿足了國(guó)內(nèi)的壓力容器檢測(cè)需求。目前國(guó)內(nèi)已頒布的壓力容器聲發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)有:

GB/T18182—2000　金屬壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)及結(jié)果評(píng)價(jià)方法

GJB 2044—1994　鈦合金壓力容器檢測(cè)方法

JB/T7667—1995　在役壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)評(píng)定方法

JB/T6916—1993　在役高壓氣瓶聲發(fā)射檢測(cè)和評(píng)定方法

QJ 2914—1996　復(fù)合材料構(gòu)件檢測(cè)方法

在檢測(cè)人員資格認(rèn)證方面,航天工業(yè)無損檢測(cè)人員資格考試委員會(huì)自20世紀(jì)90年代末至今已頒發(fā)

在金屬壓力容器的聲發(fā)射信號(hào)處理和分析方面,我國(guó)處于世界的領(lǐng)先地位,劉時(shí)風(fēng)、沈功田和戴光在其博士論文中開發(fā)和采用了現(xiàn)代譜分析、小波分析、模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別、灰色關(guān)聯(lián)分析和模糊分析等先進(jìn)技術(shù)[14~17] ,其結(jié)果可以在不進(jìn)行復(fù)驗(yàn)的情況下,直給出壓力容器聲發(fā)射源的性質(zhì)及危險(xiǎn)程度。