我是球罐
我萌吗
？
提起特种设备大家一般都觉得十分危险高温高压！或者有毒有害！但是其实它们也可以这样的
萌萌哒！
随着我国特种设备向大型化、高参数化方向发展，企业有延长检修周期、缩短检验时间、对设备进行全面评估的需求。

近年来，声发射检测已在铁路罐车、大型冷库、重整反应器、球罐、多层包扎容器等压力容器的定期检验，锅炉汽包以及起重机械、游乐设施的检测与评价等方面进行了较为广泛的应用，并取得了很好的效果。

大型冷库压力容器的在线检测
为解决大型冷库压力容器无法停车检验的难题，山东省特检院研究并实施了对大型冷库中的压力容器进行声发射动态在线检验的技术。

冷库压力容器属于“无法进入内部检验”的压力容器范围，介质为液氨，有应力腐蚀倾向，腐蚀特性比较明确。

检测过程中发现其多处表面裂纹缺陷以及夹渣等内部埋藏缺陷。

应用情况说明，只要检测条件适合，仪器参数设置正确，声发射对应力腐蚀裂纹就相当敏感。

下图为某贮氨器的声发射检测结果，检测发现筒节环焊缝附近存在一D级声发射源，超声复验发现Ⅲ区缺陷显示，射线复验确定为垫板点焊处的裂纹。

某贮氨器声发射检测结果
对一套3.5万吨大型单体冷库压力容器的在线声发射检测中，发现有较集中的定位声发射源存在。

通过对取得的检测结果进行数据分析和处理，对声发射集中部位进行了复验，发现是较严重的内表面裂纹缺陷。

证明声发射可以可靠地检测出内外表面裂纹。

内表面裂纹产生的声发射源定位结果
重整反应器的在线检测
某炼油厂的3台重整反应器因催化剂原因无法进行开罐检验。

这3台重整反应器内装有催化剂，介质为油气、氢气。

根据前期介质腐蚀性调查结果，反应器不在曲线界定的氢腐蚀范围内，根据长期使用经验表明材料没有氢腐蚀倾向。

在检验中，除常规检测外，使用TOFD对焊缝进行抽查，用声发射进行整体性能检测。

对3台重整反应器的声发射检测定位结果如下图所示。

在检测过程中共发现一处信号集中的声发射源，根据标准GB/-2012，该声发射源综合等级划分为C级。

使用TOFD进行复验，发现3处条状缺陷。

因为此缺陷为活性，建议进行处理。

处理时发现一处为裂纹，其他两处为夹渣。

3台重整反应器声发射检测定位结果通过该次检验可以确定，采用声发射检测具有很高的可靠性，可以发现容器内的危险性缺陷，为缺陷处理提供参考。

球罐的声发射检测
球罐的声发射应用是声发射技术在压力容器定期检验中较早的应用，国内有大量的应用案例。

从20世纪90年代开始，在定期检验的水压试验时对球罐进行声发射评价取得了较为广泛的应用。

近年来，球罐的声发射应用大都趋向于对含超标缺陷、使用年限较长、历次检验发现缺陷比较多的球罐的安全评定中。

同时，在一些无法开罐检验的球罐上也有一些声发射应用。

如山东省特种设备检验研究院于2009年对一台液化石油气球罐进行了在线检验试验。

试验中，除常规的检验手段外，使用TOFD对焊缝进行局部抽查，使用声发射进行整体性能检测。

声发射检测过程中使用调整介质操作压力的方式加载。

在检测过程中未发现声发射信号集中点，均为分散信号，初步认为该球罐整体状况良好。

对下半球丁字口焊缝进行抽查，赤道大焊缝进行100%检测。

在球罐底部焊缝处发现了一条状缺陷，长度为，深度为20mm，该缺陷为非活性缺陷，决定不作处理。

该球罐于试验的次年进行了开罐全面检验，检验结果与试验结果吻合，取得了预期的试验数据和检验经验。

多层包扎尿素合成塔的声发射检测
由于多层包扎结构的特点，多层包扎尿素合成塔的声发射检测与单层容器有很大不同，如由于层板摩擦等原因，在升压过程中产生的噪声信号较多，内层层板发出的信号不易收集，声发射源不易定位等。

因此，多家机构和高校对声发射信号特点、识别以及声发射源的分类和级别评定方法等都进行了研究。

同时，由于层板贴合度不好等因素的存在，试验压力应足以保证外侧层板达到足够的应力水平，以确保活性缺陷形成有效的声发射定位源。

典型的多层包扎结构尿素合成塔的声发射源定位结果
超高压水晶釜声发射检测应用探讨
超高压水晶釜是生产人造水晶的重要设备，根据生产水晶品种的不同，其使用压力不同，一般为115~，使用温度一般为350~390℃，介质为碱溶液及石英砂等。

由于其长期在高温高压下运行，一旦发生事故后果非常严重。

四川省是超高压水晶釜的使用大省，共有在用超高压水晶釜千余台，有的已经服役20年以上，其安全状况不容乐观。

超高压水晶釜的失效模式主要是碱应力腐蚀和底部变形，当前对超高压水晶釜的检验方法主要是常规检验，检测项目以超声波检测为主，再辅以硬度和金相检测。

但由于超高压水晶釜在使用过程中，其内壁会附着一层坚硬的水晶膜，在定期检验中不能将其有效清除，所以采用内窥镜等检查方法很难从内表面发现水晶釜的开裂情况。

同时，对外壁的超声波检测也很难发现内壁的腐蚀或裂纹缺陷，而采用声发射方法对服役年限比较长的超高压水晶釜进行安全评估是有效发现和检测内壁缺陷的一种手段。

超高压水晶釜釜体结构为单层圆筒形锻造容器，釜体主体材料为调质钢，屈服强度在以上。

内径范围为180~，外径范围为370~，壁厚范围为90~，长度范围为5000~。

有通孔和盲孔两种结构，特点是内径小、壁厚大、筒体长。

通孔的超高压水晶釜结构示意盲孔的超高压水晶釜结构示意
加载方式的选择
金属材料在塑性变形时的声发射与作用应力之间存在一种不可逆的效应，称为“凯塞尔效应”，凯赛尔效应为实现超高压水晶釜的声发射检测提供了理论支撑。

可将超高压水晶釜定期检验中的水压试验和声发射检测结合起来，通过对超高压水晶釜进行加载的方式来定位设备内的活性缺陷，并可采取从高到低多次加载的方式，以排除干扰信号，得到准确的检测结果。

定位方法及探头布置
超高压水晶釜在进行声发射检测时一般采用线定位方式。

但检测中线定位方式只能定位活性声发射源的轴向位置，并不能定位到缺陷的具体部位。

因此考虑采用三角定位方法，即以水晶釜二分之一外周长选取长度方向的截面，每个截面对称布置两个探头，相邻截面探头连线垂直交叉。

采用这种布置方法可最大限度地定位到声发射源的具体位置。

声发射检测探头定位及其平面展开示意
内壁附着物及卡箍、堵底螺的影响
由于超高压水晶釜在使用过程中，内壁会附着一层坚硬的水晶膜，在耐压试验的同时进行声发射检测可能会造成这些附着物的破裂，产生大量的干扰信号，影响声发射结果的评定。

为了消除附着物的影响，可考虑采用二次加压的方式过滤掉这些反应产物破裂带来的声发射信号，但具体效果需要试验确认。

在水晶釜耐压试验过程中，卡箍螺栓及其本身可能会产生声发射信号或摩擦信号，但由于其位置确定，区分起来相对容易。

通孔结构的堵底螺为螺纹连接，在耐压试验中也会产生声发射源信号。

由于其位置是超高压水晶釜产生应力腐蚀的重点部位，其信号的过滤和区分相对比较麻烦。

当声发射源信号比较多时，应加强对该部位的超声检测。

评定方法
声发射检测结束后采用标准GB/-2012进行评定，如需要复验的，则采用其他无损检测方法进行复验。

各项检验检测结束后，根据声发射检测及其复验情况，综合考虑硬度和金相检验结果，对服役年限比较长的超高压水晶釜进行综合评价。

其他特种设备的声发射检测
在电站锅炉应用方面，福建省特种设备检验研究院采用声发射技术对超临界锅炉水压试验过程中的三通管座和管道焊缝进行了完整性状态监测，分析了在复杂信号中找到损伤活动信号的方法。

山东省特种设备检验研究院对定期检验中发现裂纹较多的电站锅炉汽包进行了声发射完整性评价，对管子支撑部位缺陷信号的分析评价进行了研究。

在起重机械及游乐设施完整性评价应用方面，中国特检院进行了大量的声发射研究和应用工作，并在起重机钢梁、大型游乐设施主轴等方面进行了应用。