金属压力容器的声发射在线监测和安全评定
沈功田 段庆儒 李邦宪 刘时风
(劳动部锅炉压力容器检测研究中心北京 100027) (劳动和社会保障部北京 100716)
摘要 本文报导了采用声发射技术进行压力容器在线监测和安全评定的方法,给出了高压乙烯球罐、120m3液氨和氩气球罐等典型案例的检测方案和检测数据。检验结果表明,水压试验和在线监测交替进行是声发射检测较合理的搭配;声发射在线监测，既不影响生产,又可保证容器的安全使用和延长容器开罐检验周期,可为用户带来较高的经济社会效益。
Abstract Acoustic emission(AE) on-line monitoring and assessment technique for metallic pressure vesselsis reported. The testing programs and testing data are given for some typical cases ,such as high pressure ethylene spherical tank (120m') ,liquidized ammonia spherical tank (120m3 ) ,argon gas spherical tank(120m3 )and etc.. The testing results show that alternately conducting AE hydraulic test and AE on-line monitoring is a better method.Due to that AE on-line monitoring is not only intrusive for the production,but also it can be able to insure the safety and to extend the service period of time for the pressure vessels having been tested , which can being arather high economic benefits and social benefits for user.
关健词 压力容器 声发射 在线监测 安全评定
《压力容器安全技术监察规程》和《在用压力容器检验规程)规定,在用压力容器必须进行定期检验以保证压力容器的安全运行。然而,在生产实际中常常遇到,某些压力容器作为其它装置的气源,由于整体生产工艺的需要,即使到达检验周期也不能停止运行,因而需要一种可靠的在线检验方法对压力容器在运行过程中进行在线监测和安全评定,以确保压力容器运行的安全和确定必须停产的日期。生产中遇到的另一种情.况是,大量1985年以后制造、安装和使用的压力容器，在花费大量人力、物力进行停产全面开罐检验后,没有发现任何严重缺陷,然后重新投入下一个检验周期的运行使用,这实际上为用户造成了一定的经济损失。因此,发展一种可靠的压力容器在线监测检验技术,在不影响容器正常使用的情况下对其进行安全评价是十分有意义的。
声发射技术是六十年代开始应用,目前仍在逐步成熟的一种新的无损检测技术,它是利用材料在受载过程中内部缺陷产生裂纹萌生或扩展的释放应力应变波的原理对材料进行检测和评价的1～6。因此,采用声发射技术对压力容器进行在线检测,只需用工作介质进行升压加载即可进行。本文根据作者近10年来从事150多台压力容器在线检测的数据和经验,总结出了压力容器声发射在线检测和安全评定的方法,并报导了一些典型的检测案例和检测结果。
1高压乙烯球罐
1.1球罐的基本情况:球罐的基本设计参数为内径:2800mm;壁厚:125～140mm；设计压力:21.5MPa；设计温度:常温；工作介质:乙烯气；材质:19MnR.该球罐于1985年安装后经超声波检验发现在环焊缝内距外表面70mm处存在一个长45mm自身高4mm的超标缺陷,由于该缺陷返修异常困难,最后确定采用声发射监测和断裂力学评定相结合的方案,以确定安全工作压力。
