金属压力容器和常压储罐声发射检测及安全评价技术与应用

"金属压力容器和常压储罐声发射检测及安全评价技术与应用"项目获得了2010年度国家科学技术进步二等奖,其主要内容包括3项国家科技计划课题的核心研究成果。本文以该项目"国家科学技术奖励推荐书"的内容为基础,概述了项目背景、主要成果及其应用情况。主要成果包括提出了金属压力容器和常压金属储罐的声发射检测及结果评定方法,基于参数与波形分析、特征提取和模式识别的金属压力容器声发射在线检测源性质的识别方法,研究建立了金属压力容器和大型常压储罐声发射检测及安全评价方法标准体系。     

Q235低碳钢的点腐蚀声发射检测实验研究

本文搭建了基于美国物理声学公司生产的微型SAMOS声发射监测系统的实验平台,对压力容器常用金属材料Q235低碳钢点腐蚀过程中产生的声发射信号进行了实验测量。通过研究,对金属材料点腐蚀过程的声发射检测及信号处理方法有了较为全面的认识,为声发射技术在腐蚀监测方面的进一步研究及应用提供了有价值的参考。     

在役压力容器的动态检测技术与研究进展

根据笔者多年声发射检测与评价技术的研究成果并综合分析不同发展阶段的有关文献，论述了压力容器结构完整性检测与综合评估的意义，分析其合理性和难度，并对这种动态检测技术在评价压力容器结构完整性方面的研究进展作了较全面的评述     

铸铁承压设备声发射特征研究

为开展声发射技术应用于铸铁承压设备检测的应用研究,首先应研究铸铁材料拉伸过程的声发射特征,然后获取铸铁构件上典型裂纹扩展的声发射信号,找到铸铁构件开裂所特有的声发射信号特征,为活性缺陷的正确检测和识别奠定基础。因此,本文首先研究了灰口铸铁HT200材料拉伸试件的声发射特性,然后在报废的造纸烘缸上预制了表面裂纹,采用水压循环加载的方式,用声发射监测其加载试验过程的声发射现象,获取缸体表面裂纹扩展的声学信号样本,确定了随载荷变化,裂纹缺陷扩展的声发射参数特征和定位特征,其结果为后续波形信号的特征提取和模式识别研究提供了典型声发射源信号数据,也为铸铁类构件的声发射检测提供了参考。     

储罐长周期腐蚀声发射监测试验

对一放置2年时间的储罐试验模型进行长周期的声发射腐蚀监测，通过研究其在稳定腐蚀状态下的声发射信号特征，分析其腐蚀的机理和信号产生的原因，形成对储罐腐蚀更深入的认识。文章还对稳定腐蚀状态下的储罐声发射特征参数进行统计分析，为后续的储罐在线声发射检测评价打下数据基础。     

金属压力容器声发射源特性的研究

通过对多台报废压力容器进行超压试验的声发射检测和对 5 0 0多台压力容器现场声发射检验数据的分析 ,给出了现场压力容器检验可能遇到的多种声发射源的特性。这些声发射源包括裂纹、夹渣、未熔合、未焊透等焊接缺陷的开裂和增长、残余应力释放、氧化皮的剥落、结构摩擦、泄漏、风吹、雨滴撞击和电子噪音等。笔者对这些声发射源的定位、分布和关联特性分别进行了分析与研究 ,并列举了大量的实例。     

柴油加氢装置的在线声发射检测与评定

通过在用压力容器声发射的在线监测结果与全面检验结果相比对，证明了声发射方法检测到的有效定位源与容器中存在的活性缺陷有较好的一一对应关系。     

在役压力容器声发射源严重度的多级模糊综合评定方法研究

根据国内外有关在役压力容器声发射检测评定标准、文献以及我们多年的检测和评定经验，利用模糊数学中的隶属度概念和多级模糊综合评价理论，在研究多种检测信息对评定结果影响程度的基础上，提出了声发射源严重度的多级模糊综合评定方法，并初步应用于大型球罐声发射检测评定，取得好的效果     

面向储罐声发射检测的信号分析技术研究

为提高非专家检测人员执行储罐声发射检测后评价的准确度,综合分析检测过程中常见的噪声类型,提出基于小波分析和模式识别的声发射信号处理方法;设计Q235B板三点弯曲、砂纸打磨、橡胶手柄敲击和电噪声试验,并收集新声发射波形特征量分析试验数据,获取不同类信号特征;结合提出的信号处理方法和新特征量,聚类分析大样本数据以区分不同类型声源。结果表明:所提方法可以定量反映声发射波形的突发性,能够解决声发射信号类型的识别问题;该方法还可提取有效声发射信号典型特征,并保留关键频带小波系数来重构波形,适用于储罐的声发射检测。     

缓冲气体球罐声发射检测案例分析

通过对容积为1000m~3的某缓冲气体球罐进行在线声发射检测,通过综合分析其在升压和保压过程中的裂纹声发射信号特征,并利用诸如TOFD、UT等无损检测方法进行复验,确定缺陷的类型和几何尺寸,并结合对缺陷形成原因的推理,最终完成对球罐的安全评价。     

声发射检测灵敏度校准声源实验分析

在声发射技术的应用中,传感器的工作频率和灵敏度对AE检测的结果具有决定性的作用,传感器的校准是AE定量研究的基础,也是声发射检测技术研究中的重要课题。根据二级校准的相关要求设计了三个不同声源的实验:落球、断铅和压断毛细玻璃管法。通过重复性实验,测量了不同大小的钢球从不同高度下落;不同粗细、硬度以及不同长度的铅芯的断裂;不同粗细的毛细玻璃管被压断产生的脉冲声源,分别比较以上三个实验在不同状态条件下产生的脉冲声源信号,分析其实时特征和频谱特征(峰值,上升时间),通过计算确定其不确定度和稳定度,总结优化操作方法,同时分析了实验误差。在此基础上得出最适合做声发射传感器灵敏度校准的脉冲声源,为声发射传感器校准中的参考声源提供性能评判的依据。     

声发射并行检测技术在吸附塔检验中的应用

为了实现10台吸附塔缺陷动态检测,提高检验的效率,采用声发射并行检测技术对两台吸附塔进行声发射同时检测。在吸附塔升压和保压过程中,对声发射信号进行监测。在排除各种噪声源的干扰后得出:10台吸附塔在一次加压检测过程均未检测到有活性的缺陷存在,说明吸附塔安全状况良好,可以安全使用,无须进行第二次加载检测。声发射并行检测技术是可行的,检测结果可靠,可以有效地提高声发射检测的效率。     

长管拖车气瓶声发射技术定位检测方法分析

长管拖车气瓶是盛装有危险介质的高压储运设备,能否进行及时有效的检验,是保障其安全可靠运行的关键。我国开始长管拖车气瓶的应用、研究时间不长,相关积累不充分,而现有的水压试验法对危险性缺陷不敏感。声发射检测是动态缺陷整体检测的有效方法,将其应用于长管拖车气瓶的检测可节省大量的时间和人力、物力。对框架式长管拖车气瓶进行了不拆车声发射定位试验,测定了瓶体上断铅源声发射信号随距离衰减的曲线,采用数值分析方法得到曲线拟合方程式,探讨总结出定位过程中声发射采集的关键参数——门槛、探头间距和声速的设定方法和初始值,以及拖车结构对定位的影响,为长管拖车气瓶声发射定期检验工作的开展提供了参考,在分析定位源强度、定位方法研究方面有重要意义。     

不同围压下煤岩损伤变形规律及声发射特征分析

为研究不同围压条件下煤岩的损伤变形,利用RTX-1000岩石三轴仪和Micro-Ⅱ声发射成像采集仪对煤样进行不同围压下的三轴压缩声发射定位试验,对加载过程中的应力应变、AE计数等特征参数进行对比分析,构建基于AE计数的损伤模型,研究三轴压缩下煤岩损伤变形的规律。研究结果表明:在保持应变率恒定的条件下,围压越高,煤样的峰值强度越大,分别为18.04,29.92,32.29,45.94 MPa;围压越高,弹性阶段的AE计数相对减少;煤样发生剪胀扩容变形;基于AE计数构建损伤模型,分析对比损伤应变理论曲线与试验曲线,得到较高的拟合度,且损伤临界值和损伤量随围压的升高呈现减小的趋势;分析理论模型中的速率增长因子,得到试验与理论损伤规律一致。     

一台储氧球罐焊缝表面裂纹成因分析及处理方法

对武钢-400m~3氧气球罐在1994、1995、1996年逐年进行了检验。通过1994及1995年的检验发现了大量焊缝表面裂纹,通过硬度试验、金相检验及声发射监测,发现裂纹产生的主要原因是容器制造时焊接工艺控制不当。严格按正确的焊接工艺补焊之后消除了隐患。     

基于BP神经网络的岩石损伤声发射事件源定位研究*

工程岩体一般包含大量的节理、裂隙等各类缺陷,利用AE技术可以对缺陷进行定位,但仍然有很大误差。为进一步减小AE定位误差,确定缺陷位置,做好安全预警工作,研究提高岩石声发射定位精度的优化方法。利用断铅实验模拟产生声发射信号,将声发射信号特征参数中的幅值、能量、振铃计数以及到达时差作为输入,断铅点真实坐标作为输出,构建BP神经网络模型,并通过实验确定最优隐含层数等参数,最后通过交叉学习训练交叉预测得出断铅点坐标,并与基于到达时差的传统定位法以及考虑材料各向异性条件下的波速优化算法进行对比。结果表明:BP神经网络算法与传统方法相比,板状岩石声发射定位的误差显著减小,定位精度提高;岩石试件定位误差的误差波动更为平稳,有效改善了声发射源位置对定位效果的影响。本方法为岩石缺陷的精确定位提供了1种较好的技术手段。     

冷库压力容器声发射在线检测技术研究

冷库中在用制冷压力容器长期运行在安全状况不明的状态下,危及了设备的运行安全和安全生产,成为困扰我国特种设备定期检验工作的难题.通过分析总结氨制冷压力容器的结构特点和检测难点,依据声发射检测技术的原理和在线整体检测的技术特点,将其应用于在用制冷压力容器.解决无法开罐全面检验方面的难题.