基于声发射技术的氨制冷系统压力容器在线安全检测研究

摘要

随着化工经济的发展，我国冷库压力容器的数量正呈猛烈增长趋势，冷库压力容器属于特种设备范畴，因其外表面多覆有保温层，对其进行定期检验一般要求先停机拆除保温层、将氨液介质置换完毕，然后再进行，这使企业面临着一系列的问题:有的企业生产工期不允许系统停机;有的即使能强制设备停机，但对氨介质的彻底清洗置换也很困难;有的企业难以承受拆除造价不菲的保温层带来的经济负担。这就给我们的检验工作带来了一定的难处，导致大部分冷库压力容器不能按预期进行检验，冷库压力容器的安全问题已经引起人们的广泛关注。为了保障冷库压力容器的安全运行，以便更安全、快捷、经济地服务于工业生产，急需研究出冷库压力容器不拆保温层的在线检测技术。
　　本文在综合国内外研究的基础上，针对冷库压力容器因生产工艺原因无法停机进行内部检验的问题，探讨通过声发射检测技术实现氨制冷系统压力容器的在线安全检测及缺陷评估的方法。首先对一台工作状态下的氨制冷系统压力容器进行了声发射检测，然后用常规的无损检测方法对该设备进行了停机后的检测，将两种检测方法的结果进行了对比，结果表明，冷库压力容器存在的严重缺陷，声发射检测都给出了准确的定位和正确的判断，声发射技术在线检测冷库压力容器的方法是可行的和可靠的。依据此试验归纳了声发射技术检测冷库压力容器的工作流程图，并按此流程对另外一台带保温层的压力容器进行了验证性试验，并对多台冷库压力容器的声发射检测结果进行了统计和分析，结论进一步证明了采用声发射技术在线检测冷库压力容器方法的可靠性和完整性。
　　研究结果表明，通过设备内压力的改变对冷库压力容器进行声发射在线检测，可以检测出设备内部的主要活动性缺陷并进行准确的定位，从而快速、准确地排除冷库设备的安全隐患，保障冷库压力容器的安全使用。声发射检测解决了常规无损检测方法检测的盲目性和低效性，缩短了检验时间，且声发射检测可以在设备运行的早期发现缺陷并提前预警，通过采取措施，有效地防止设备失效。
　　作为一种动态的在线无损检测方法，冷库压力容器的声发射检测技术具有高的可靠性和很好的完整性，它在保证安全生产的前提下，最大程度地利用了设备资源，提高了检测效率，为企业节省了大量的经济开支，具有良好的社会效益和环境效益，应用前景非常广阔和光明。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 氨制冷压力容器的使用安全现状

1．2 声发射技术的研究历史与国内外研究现状

1．3 声发射技术检测氨制冷系统压力容器的特点

1．4 本文主要研究内容

2 氨制冷系统压力容器

2．1 氨制冷系统压力容器的工艺系统及工作过程

2．2 氨制冷压力容器的特点

2．3 氨制冷压力容器全面检验的难点

2．4 氨制冷系统压力容器检验中的常见问题分析

2．5 本章小结

3 声发射检测原理和特点

3．1 声发射现象的理论基础

3．1．1 位错运动和滑移变形

3．1．2 裂纹形成与扩展

3．1．3 凯塞尔(Kaiser)效应和费利西蒂(Felicity)效应

3．2 声发射检测技术的原理

3．3 声发射检测技术的特点

3．3．1 声发射检测技术的主要优点

3．3．2 声发射检测技术的局限性

3．3．3 声发射检测方法和其它常规无损检测方法的特点对比

3．4 声发射源定位原理及定位方法

3．4．1 线定位

3．4．2 平面定位

3．5 常用声发射检测评定标准和检测结果评价

3．5．1 声发射检测评定标准

3．5．2 声发射检测结果评价

3．6 本章小结

4 压力容器的声发射检测技术

4．1 资料审查

4．2 现场勘察

4．3 检验方案的制定

4．4 传感器的安装

4．5 仪器的调试

4．6 加载试验和声发射信号采集

4．7 声发射检测数据的综合分析

4．8 检验数据记录和报告

4．9 本章小结

5 声发射技术在线检测氨制冷系统压力容器的研究

5．1 研究方法与设备

5．1．1 研究对象

5．1．2 试验设备

5．2 检测程序设计及实施

5．2．1 探头布置方案

5．2．2 确定加压程序

5．2．3 仪器的调试

5．2．4 加载试验

5．2．5 试验数据分析

5．3 检测结果的复验

5．3．1 超声波检测

5．3．2 射线检测

5．3．3 声发射检测与常规无损检测结果的对比

5．3．4 容器安全状况评价

5．4 声发射技术检测氨制冷系统压力容器工作流程

5．5 本章小结

6 声发射技术检测冷库压力容器方法的验证

6．1 声发射在线检测

6．2 停机拆除保温检测

6．2．1 超声波检测

6．2．2 磁粉检测

6．3 声发射检测与拆保温超声波检测及磁粉检测的对比

6．4 影响声发射检测结果的干扰因素

6．5 声发射检测结果的可靠性验证

6．6 本章小结

7 结论

7．1 主要研究成果

7．2 社会效益

参考文献

致谢