1检测基本情况
1.1被检球罐的基本情况
厦门某公司 5#液化石油气球罐，设计压力：1.77MPa;设计温度：50℃;最高操作压力为 1.6MPa;操作温度：常温;直径：φ9200mm;容积：400m3; 介质：液化石油气 ; 主体材质 ：16MnR;公称壁厚：30mm。 该球罐 1989 年 6 月投用，2004 年10 月第 3 次全面检验,表面磁粉检测共发现 6 处裂纹,经打磨消除缺陷，MT 复探合格。 全面检验合格后一直使用至今。
1.2检测方案
本次检测采用美国 PAC 公司生产 SAMOS 型多通道全数字化声发射检测分析仪 1 台，采用 AEWIN 源定位检测分析软件。 传感器为 DP15I 型(带前置放大器，可自激发标定)谐振型传感器，中心频率为 150kHz，主放大器增益为 40dB，带通频率为 100～400kHz。 采用 SAMOS 型声发射仪的 28 个通道数对球罐进行整体监测，采用球面定位;整体监测：总共28 个探头(共 6 层，第 2、5 层各 4 个、第 3、4 层各 8 个，第 1、6 层分别位于球罐顶部和底部中心各布置2 个 ( 避开人孔))，第 1、2、3 层及第 4、5、6 层排列成三角形阵列，第 3、4层排列成四边形阵列，探头在容器上的具体部位如图1。
1.3检测程序和原始数据
声发射检测的压力试验程序采用 2 次加压循环过程，采用充洁净水升压的方式，按照 GB/T18182-2000 的要求，并结合球罐现场的实际情况
进行。检测前，对现场噪声进行测量，信号<35dB;为了保证检测精度，将门槛值设置为 40dB。 以HB0.5mm 铅芯折断为声发射信号模拟源，测量各个探头灵敏度，结果见表1。 以 15#探头做信号衰减记录，衰减数据及衰减曲线见图 2，校准陈列探头号见表 2。 对上述 36 个有代表性的三角形及 8 个四边形定位阵列进行定位校准，均得到良好的一一定位结果。可见通过提高门槛可以滤去一部分噪声信号。 2 次加压、保压程序，如图3 所示。图4～图14 为检测过程的有关数据记录。
2检测数据分析
(1)本次检测数据分析，主要采用常用的参数分析法。
(2)波形判断，区分突发信号、连续信号以及传感器自激信号。 本次检测主要检测球罐裂纹和未熔合、 未焊透、夹渣、气孔等焊接缺陷，主要是突发信号。
(3)未开始升压前及 2 次降压过程的信号识别。 如果一个信号源在整个检测过程中频繁出现，包括未开始升压前或两次降压过程中，则该信号不一定是缺陷产生的信号。 应重点检查该部位在球罐上的位置，分析是否因振动、脚手架碰撞磨擦、介质进出流动、传感器自激产生的噪声信号。
(4)对于焊缝附近及应力集中区域 ，即使只出现在一次升压阶段，属于非活性，也将其认为是有效声发射源。
(5)第 1 次升压阶段共产生 14 个声发射定位源信号，第1 次保压阶段共产生 15 个声发射定位源信号， 第 2 次升压阶段共产生 6 个声发射定位源信号，第 2 次保压阶段共产生12 个声发射定位源信号。 可见声发射检测最好采用 2 个升压、保压阶段。
(6)本次检测虽然是在水压试验条件下实施的 ，但可以推广到利用介质加压的方式进行。但由于液化气体为易燃介质，为了确保安全，不宜采用超压试验，最好是在检测前一个月将最大操作压力至少降低 15%，以确保检测结果。
3检测结果与评价
3.1有效声发射源分析与评价
该球罐在进行在线整体监测过程中罐体共计发现 34 处有效声发射定位源(上极圈环缝 0 处，北温带纵缝 2 处，赤道带上环缝 1 处，赤道带纵缝 5 处，赤道带下环缝 1 处，南温带纵缝 3 处，下极圈环缝 3 处，母材 19 处)。可见根据压力容器的具体情况，采用合适的设备和检测方法，可以正确采集压力容器缺陷的声发射数据。 整体监测声发射源综合等级见表 3。
根据 GB/T 18182-2000《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》 对声发射源进行综合等级划分，B、C 级需由检验员确定后对 S4、S5、S15、S20、S21 进行复验，D、E 级的 S9、S13、S24、S30 必须进行复验。
3.2常规检测方法复检
经过对上述 9 处声发射源部位 MT、UT 复验，结果发现S9 处存在 2mm 表面裂纹， 打磨 1mm 后消除;S13 处源部位存在 2mm 表面裂纹缺陷，打磨后发现距表面 2mm 处有夹珠缺陷存在 ，S4、S5、S15、S20、S21、S24、S30 未 发 现 可 记 录 缺陷。根据GB/T18182-2000《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》，对检测结果得到如下结论：对有缺陷声发射源严重度级别进行评定，结果为“不严重”、“严重”和“很严重”。声发射源的复验及评定结果见表 4。
4压力容器安全性能综合评价
判断压力容器安全状况等级，除了根据该压力容器声发射检测的结果, 还要根据该容器的设计制造及安装资料、设备运行情况、材质、介质等方面进行综合分析，辅以相关的检验方法，才能正确地判断该压力容器的安全状况等级。压力容器应用声发射技术检验后，通过对上述影响因素的分析、判断或复检合格后，对未发现声发射源信号的压力容器的安全状况等级确定为 1、2 或 3 级，即可安全使用到下一个检验周期;对发现声发射源信号的压力容器的安全状况等级可根据以下要求进行评定。
(1)A 级声发射源不需要复验，B、C 级声发射源由检验人员决定是否需要复验，D、E、F 级别的声发射源应采用常规无损检测方法进行复验。
(2)经过常规无损检测方法复验确定的缺陷 ，可采用其他有效方法进行评定。
(3)有缺陷声发射源的评定是根据声发射源的综合等级和缺陷的严重性级别来确定有缺陷声发射源的严重度。
上述球罐声经发射检测，8 处声发射源部位需复验，采用 MT、UT 检测，结果经评定 S9、S13 两处声发射源严重度级别为很严重，具体为发
现 S9 处存在长 2mm 表面裂纹，打磨深 1mm 后消除;S13(环逢)处源部位存在长 3mm 表面裂纹缺陷，打磨后发现距表面 2mm 处有夹珠缺陷存在，继续打磨2mm 夹珠消除。 另外，对球罐进行超声波测厚，S9、S13 处的厚度分别为 28.5mm、27.5mm，满足强度要求，其余部位测厚正常。查阅了该球罐的设计制造及安装资料、历次检验报告、设备运行、介质等均无异常情况，安全附件完好。综合各方面情况，该球罐的安全状况等级定为 3 级，可安全投入使用，检验周期定为 5a。
可见，声发射检测可以对压力容器整体进行监测，基于声发射检测结果，可对压力容器进行安全性能评价。
5结论
(1)根据压力容器的具体情况，采用合适的检测设备和检测方法，可以对压力容器整体进行监测，可以正确采集压力容器缺陷的声发射数据，检测到常规无损检测方法漏检的活动性缺陷，通过常规无损检测方法复验，声发射检测检测结果与常规无损探伤结果相吻合。 基于声发射检测结果，可对压力容器进行安全性能评价;
(2)裂纹的声发射定位源信号满足 Kaiser 效应 ，夹渣声发射定位源信号不满足 Kaiser 效应;
(3)在确保设备安全运行的条件下 ，可有效地改变传统的压力容器检验方式，替代大量的常规无损检测工作，节约人力和物力，为生产企业大大缩短停产和检验时间;
(4)声发射技术作为一种动态监测的方法 ，能够有效地确认压力容器保留的超标缺陷是否为活动缺陷，为压力容器安全状况等级的评定起到了重要作用。
(5)本次检测虽然是在水压试验条件下实施的 ，但可以推广到利用介质加压的方式进行，对于液化气球罐，最好是在检测前一个月将最大操作压力至少降低 15%，确保检测结果。对于因各种原因不能停止运行而又已到压力容器检验周期必须检验的球罐，可采用声发射技术实现在用球罐的在役检测。
参考文献
1沈功田，刘时风，戴光.声发射检测.全国特种设备无损检测人员资格鉴定考核委员会，2004
2朱玉明.声发射技术在大型压力容器检验中的应用研究.南京林业大学，2006
3姜波.声发射技术在化工设备检测中的应用.大庆石油学院，2007
4国家质量监督检验检疫总局.TSGR7001-2004在用压力容器定期检验规则.2004
5国家质量技术监督局.GB/T18182-2000.金属压力容器声发射检测及结果评价方法.2001
作者简介：徐火力(1965~)，男，1987年上海机械学院毕业，高级工程师，从事特别设备检验检测工作。
