1000m3 丙烷球罐声发射检测

2013-12-04彭国平杜南胜李洪刚张在东袁少波

无损检测 2013年8期

彭国平，杜南胜，李洪刚，张在东，袁少波

（广州市特种承压设备检测研究院，广州 510100）

某石化公司1 000m3丙烷球罐，已经投入使用26a，上次全面检验中射线检测抽查交叉焊缝发现3处裂纹、5处未熔合缺陷，磁粉100%检测内表面焊缝发现20处表面裂纹，返修6处。因上次全面检验发现问题较多，经双方协商，开罐全面检验前，注水浸泡同时进行声发射检测。作者通过试验分析了声发射检测缺陷的能力并证实其可行性。

1 球罐基本情况

1 000 m3丙烷球罐，材质16MnR，规格：φ12 300mm×50mm，容积1 000 m3，设计使用温度50 ℃，设计压力2.35 MPa，最高工作压力1.90 MPa；球罐由五带组成，热带和温带均由20块球壳板组焊而成，如图1所示。

图1 球壳板构成及声发射检测传感器布置

2 检测方案和检测过程

2.1 检测方案

检测标准采用GB／T 18182－2000《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》标准进行检测及验收。

仪器设备采用美国PAC 公司SAMOS 48 PCI－8／48 声发射检测仪，响应频率为100～400kHz的DP151传感器，传感器内置40dB 前置放大器，采用φ0.5mm HB铅芯折断信号作为模拟源，耦合剂为凡士林。

传感器阵列因球罐由五带组成，热带和温带均是20块球壳板，为了方便布置传感器，采用5层等腰三角形布置传感器，每层传感器数量分别为1，10，10，10，1，共有32个传感器，层间距为4.83 m，最大行间距为3.86m，最大间距5.2m。

水压试验加载程序两次循环加载方式，试验压力pT均为2.09 MPa，升压速度不应大于0.5 MPa／min，保压时间10 min，数据采集从0.9 MPa开始进行，如图2所示。

图2 加载程序曲线

声发射源的复验经评定为D、E、F 级声发射源要求进行超声和射线检测方法复查，进一步确定缺陷性质。

2.2 检测过程

按照图1中传感器的位置在球罐表面上安放传感器、连接仪器设备，设置检测系统的采集参数。

通道灵敏度测试：每通道进行3次模拟源标定，取平均值，作为该通道的灵敏度，经调试测量，最大为95dB，最小为90dB，平均值93dB。并进行了位置定位标定，显示位置与实际位置相近。

衰减测量：测试探头为12＃，测量数据如表1。

表1 模拟声发射信号幅度衰减测量结果

背景噪声测量：采集前停止可能干扰信号采集超声和射线检测方法对的活动，将门槛值设为15dB进行数据采集15min，测量背景噪声，为38dB。门槛值设为44dB。

按加载程序图进行加压，采集检测数据。

3 检测结果及分析

经过两次循环加载检测后，引入衰减特性数据，发现存在2处声发射信号源：①处位于上大环焊缝BC30～BC31间，第一次升压过程中最高幅值88dB信号源，第一次保压过程出现信号源幅值49～62dB，第二次升压过程中出现信号幅值51～63dB，第二次保压过程无信号源出现，评为E 级。②处位于D2纵焊缝上，第一次升压过程中最高幅值86dB信号源，第二次升压过程中最高幅值65dB信号源，，二次保压过程无信号源出现，评为D 级。

图1中①、②位置信号分别应用软件进行分析，波形图如图3，4所示。比较图3，4可知：①位置波形持续时间短，②信号波形持续时间长。

4 声发射源的复验

根据GB／T 18182－2000标准规定，对①、②处位置采用超声和射线检测方法复验，经过复验，发现①处位置上大环焊缝BC30～BC31 间存在长度为60mm裂纹缺陷，超声检测波高在II区，自身高度为4.3mm，深度18mm（从外表面计）；②处位置D2纵焊缝上距CD 环缝1 600 mm 处，存在长度为40mm断续未熔合缺陷，超声检测波高在II区，自身高度为2mm，深度30mm。根据《压力容器定期检验规则》安全状况等级评定方法规定，②处位置未熔合缺陷，允许存在，①处位置裂纹缺陷要求返修处理，砂轮打磨后，裂纹如图4所示。