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(kāi)展了壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)。20世紀(jì)80 年代中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究中心對(duì)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 ,開(kāi)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)。至今,許多技術(shù)監(jiān)督系統(tǒng)鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所購(gòu)買(mǎi)了多通道聲發(fā)射儀開(kāi)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)檢疫總局頒布檢測(cè)機(jī)構(gòu)管理規(guī)定將聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)作為壓力容器檢測(cè)常用的無(wú)損檢測(cè)方法之一，并設(shè)置專(zhuān)業(yè)的無(wú)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。 　　

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(shí)，聲發(fā)射的頻率會(huì)迅速增加，達(dá)到最大值之后又會(huì)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(cuò)位移動(dòng)引起的，當(dāng)需要檢測(cè)的鍋爐容器出現(xiàn)了裂痕，在裂痕的頂部會(huì)有集中應(yīng)力的產(chǎn)生，導(dǎo)致這個(gè)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(zhǎng)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(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射振幅就會(huì)增加，并且會(huì)隨著裂痕的擴(kuò)張而有所間斷。 　　

三、聲發(fā)射技術(shù)的檢測(cè)方法 　　

通常的無(wú)損常規(guī)檢測(cè)方法一般都只是對(duì)靜態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，而在鍋爐壓力容器中存在的最危險(xiǎn)的隱患通常是發(fā)展中的缺陷，聲發(fā)射檢測(cè)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(shí)，產(chǎn)生物理現(xiàn)象的聲信號(hào)。信號(hào)的采集和分析使用換能器多通道同時(shí)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(dòng)態(tài)缺陷。使用聲發(fā)射設(shè)備，定位檢測(cè)材料結(jié)構(gòu)中的動(dòng)態(tài)缺陷。這樣對(duì)結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)行評(píng)測(cè)。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(gè)固定不變的傳感器對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行比較完整的測(cè)定。此方法顯著的優(yōu)勢(shì)是可以隨時(shí)進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)。 　　

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(píng)定缺陷在一定程度上對(duì)容器壓力進(jìn)行了檢測(cè)。正常的檢測(cè)容器壓力的方法是焊接無(wú)損全面檢測(cè)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(xiàn)內(nèi)縫的20%，有時(shí)甚至要對(duì)其進(jìn)行100% 無(wú)損檢測(cè)，并且對(duì)焊接存在的缺陷部位進(jìn)行斷裂力學(xué)評(píng)定，這項(xiàng)工作往往需要較大的工作量并且需要較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間。聲發(fā)射技術(shù)檢測(cè)時(shí)發(fā)出信號(hào)是由換能器的多通道對(duì)受壓部件產(chǎn)生受載時(shí)材料內(nèi)部缺陷變形現(xiàn)象所發(fā)出，進(jìn)而對(duì)這些信號(hào)實(shí)行搜集和整理，最終獲得信號(hào)產(chǎn)生的缺陷參數(shù)。例如應(yīng)力的波幅大小，個(gè)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(píng)定缺陷的目的。因?yàn)槁暟l(fā)射技術(shù)能對(duì)焊接缺陷實(shí)行全面的定量定位，同時(shí)聲發(fā)射檢測(cè)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(cè)的重要手段之一。 　　

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)經(jīng)常和壓力容器水壓試驗(yàn)過(guò)程同時(shí)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(cè)需要的時(shí)間大概是水壓試驗(yàn)需要的時(shí)間。檢測(cè)結(jié)果得出的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中進(jìn)行保存，同時(shí)在容器殼表體上對(duì)發(fā)射源的位置進(jìn)行預(yù)測(cè)。因?yàn)槁暟l(fā)射檢測(cè)利用計(jì)算機(jī)來(lái)控制自動(dòng)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(zhǎng)期進(jìn)行保存。

     結(jié)果表明了對(duì)查出的聲發(fā)射源定位性能佳。在我國(guó)聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)被廣泛的用于檢測(cè)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(chǎng)檢驗(yàn)的勞動(dòng)量進(jìn)行改進(jìn)，更快、更好地服務(wù)于廣大用戶(hù)。聲發(fā)射在受載狀況下，主動(dòng)對(duì)材料內(nèi)部缺陷進(jìn)行信息反映，無(wú)需使用探頭在被測(cè)的表面進(jìn)行掃描,這種方式將傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)方法的被動(dòng)檢測(cè)變?yōu)橹鲃?dòng)檢測(cè)。從檢查范圍來(lái)看，聲發(fā)射是方位進(jìn)行的檢測(cè),，缺陷位置和方向不會(huì)影響聲發(fā)射對(duì)缺陷的檢出率。聲發(fā)射檢測(cè)是一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)，它同應(yīng)力相結(jié)合，在應(yīng)力的影響下，能夠判斷這個(gè)缺陷的嚴(yán)重性。 　　

四、聲發(fā)射技術(shù)的檢測(cè)機(jī)理 　　

了解現(xiàn)場(chǎng)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(hào)源分析和解釋的基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)聲發(fā)射檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，以及對(duì)發(fā)現(xiàn)的聲發(fā)射源進(jìn)行的常規(guī)無(wú)損檢測(cè)復(fù)驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)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(lèi)，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(hào)。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(kāi)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(hào)。容器外部腳手架的碰撞、內(nèi)部塔板、外部保溫及平臺(tái)支撐等部件均可產(chǎn)生機(jī)械摩擦聲發(fā)射信號(hào)。

      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(guò)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(hào)。對(duì)于新制壓力容器。加壓易出現(xiàn)此類(lèi)信號(hào);對(duì)于在用壓力容器, 焊縫返修部位易出現(xiàn)此類(lèi)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(guò)程中應(yīng)力的重新分布可產(chǎn)生大量聲發(fā)射信號(hào)。在氣壓或水壓試驗(yàn)過(guò)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(hào)。長(zhǎng)期使用的鋼制壓力容器,在內(nèi)外部均易產(chǎn)生氧化。有時(shí)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(guò)程中,這些氧化皮的破裂剝落過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的聲發(fā)射信號(hào)。 　　

五、發(fā)展趨勢(shì) 　　

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(zhǎng)壓力容器的運(yùn)行周期，并且盡量縮短檢驗(yàn)的時(shí)間，是廣大壓力容器用戶(hù)最關(guān)心的問(wèn)題。由于聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn), 因此聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在在用壓力容器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方面擁有巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。由于在線(xiàn)運(yùn)行的壓力容器在大多數(shù)情況下無(wú)法對(duì)發(fā)現(xiàn)的聲發(fā)射源進(jìn)行常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法復(fù)驗(yàn)。因此壓力容器聲發(fā)射源性質(zhì)的識(shí)別和危險(xiǎn)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(yǔ) 　　

聲發(fā)射檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)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(mǎn)足在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，進(jìn)可能降低設(shè)備的事故危險(xiǎn)。我們應(yīng)該大力推廣這一高新技術(shù)，使聲發(fā)射檢測(cè)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(cè)水平及效率，確保設(shè)備的安全和正常運(yùn)行。