声发射技术在多层包扎容器检测中的应用探讨

　　0　引言

　　多层包扎容器由于其突出的优点[1-2]在一些行业中的应用越来越广泛,例如石化行业中的合成塔,钢铁等行业中高压蓄能器等。多层包扎容器典型结构如图1所示。中间筒节采用多层层板包扎而成,封头采用整体锻造方法制造,中间筒节各层板纵焊缝相互错开。筒节与封头、筒节与筒节之间采用环焊缝连接。

　　对于多层包扎容器在使用过程中的检验,如果其内径足够大,往往是开罐后作好安全工作的前提下,在内部搭设脚手架,然后采用磁粉探伤或者渗透探伤方法(对于非铁磁性材料)对其最内层层板(即所谓内筒)纵焊缝进行探伤,而对于筒节与封头、筒节与筒节之间的环焊缝则可能优先选择射线探伤(当然如果射线探伤由于现场原因难以实施,此时就需要采用超声波探伤,不过这对超声波探伤人员提出了较高要求且在实施超声波探伤前可能需要进行一些试验)。

　　但是如果多层包扎容器其内径并不足够大或者其他原因而造成检验人员无法进入其内部进行检查,此时对内筒纵焊缝进行表面探伤和筒节与封头、筒节与筒节之间的环焊缝进行射线探伤是无法完成的。鉴于此,不少检验单位提出采用声发射方法对多层包扎容器进行检验,据了解到目前为止也进行了不少多层包扎容器的声发射检验。下面对声发射在多层包扎容器检测中的应用需要注意的几个问题进行探讨。

　　1　多层包扎容器并不适合全部采用时差三角定位方法

　　下面就声发射信号在多层包扎容器中传播途径做一简单分析。如图2所示,假设在容器内筒上有一裂纹A(且该裂纹在水压试验压力下将扩展——活性缺陷),在水压试验压力下其裂纹扩展得到激活发射出声发射信号。由于裂纹A与传感器甲或传感器乙之间并无连续同性介质,所以裂纹A发出的声发射信号并不能采用直线传播的方式到达传感器甲或传感器乙,必然是经过反射、折射、衍射和散射等多种作用后的信号。由于层板之间是空气,所以波从钢铁传播到钢铁和空气界面发生的折射所占能量极小,可以忽略。对于多层包扎容器其中的衍射和散射是难以发生的,故此亦可忽略。因此,起关键作用的只有波的反射作用。

　　对于图2所示的多层包扎容器而言,裂纹A发出的声发射信号可能通过图示的路径穿过环焊缝到达传感器甲和传感器乙,也可能通过另外一侧(经过封头)到达传感器甲和传感器乙。但是相对于离环焊缝较近的裂纹A而言,其声发射信号通过图2中的路径到达传感器甲所需要的时间必定少于通过封头侧到达传感器甲的时间,此时声发射仪所记取的到达时间为前者。对于传感器乙也是同样情况,此时传感器乙收到的声发射信号是经过焊缝后沿外层层板传播而来,对于甲、乙传感器而言,其信号到达时间差只是信号在经环焊缝传播到达表层层板后沿表层层板的传播时间差。按照此时间差计算得到信号源显示位置必定位于信号到达表层层板的初始位置。由此会出现以下问题: