压力容器密封失效泄漏声发射检测

       当前声发射泄漏检测主要集中在容器和管道本体穿孔方面[1,2],对密封失效导致泄漏的声发射检测研究则较少。而一些盛装剧毒易燃易爆介质的容器对密封性要求较高,密封失效泄漏如不及时发现将会形成严重安全隐患。因此,了解和掌握密封失效泄漏声发射特性,对于压力容器密封失效泄漏声发射检测及其信号识别具有重要意义。笔者选取两个压力容器密封失效泄漏声发射检测案例,讨论其声发射特性,为工程应用提供参考。

1密封失效液体泄漏声发射特性研究

1.1　试验条件

       一台换热器壳程水压试验保压阶段0.15 MPa时密封失效液体泄漏声发射检测。人为制造两种泄漏情况:①将接管的密封螺栓放松,导致有部分水发生泄漏,并滴落在容器筒体上。②将管箱和管板密封螺栓放松,导致密封面发生泄漏。

       试验用声发射仪为POCKET AE-2型2通道声发射系统,声发射传感器型号为R15a型,中心频率150 kHz,可同时采集记录声发射信号参数、波形数据,并可存储、回放,还能用存储卡导出数据到计算机中应用AEwin for PCI2等PAC软件中作进一步数据处理。试验过程中采集声发射信号参数、波形,采样频率为5 MHz,每个波形记录1024个点,试验过程中门槛值设置分别为45和25 dB。试验现场和结果如图1~4所示。

1.2　试验结果分析

       (1)接管密封泄漏和液体滴落筒体产生的声发射信号特征。由于参数门槛设置为45 dB,接管密封面泄漏信号幅度较低,被门槛过滤掉了,这种情况通常在服役压力容器声发射检测环境中较为常见。由图3可知:撞击信号呈典型的周期性;幅值<60 dB;波形分析显示表明该信号为水滴滴落突发型周期信号和密封面泄漏连续信号相结合特征;频率分析显示信号频率分布在0~500 kHz范围内,中心频率在20~50 kHz。

       (2)筒体法兰密封失效液体泄漏声发射信号特征。参数门槛设置为25 dB,液体泄漏撞击信号连续出现;幅度值大部分在30 dB以下,很少部分达到了约70 dB;信号波形较均匀,连续分布,波峰波谷呈平直状,波峰波谷不明显;信号频率主要分布在0~500 kHz,中心频率在10~40 kHz。比较分析两种密封面液体泄漏声发射信号可知:密封液体泄漏时,液体滴落筒体声发射信号为幅值较高的周期性信号,而密封面液体泄漏信号为幅值较低(<30 dB)的连续型信号,液体泄漏信号中心频率约为10~50 kHz。

2　密封失效气体泄漏声发射特性研究

2.1　声发射检测条件

       某化工企业贮罐声发射检测。设备参数如下:体积58 m3,规格3 600 mm×7 100 mm,设计压力0.6 MPa,工作压力0.2 MPa设计温度30℃,材质16MnR+0Cr18Ni9,壁厚10+2 mm,外面覆盖保温层。