声发射检测

典型工程

一、声发射检测
        声发射检测技术在设备运行状态监测、生产安全预警方 面具有重大的现实价值，可广泛应用在石油化工、航天航空、材料实验和交通运输等领域。可以动态的监测材料缺陷的产生和运动发展情况，如我们应河南省锅检委托对山东明润昌化工有限公司12台2000m3球罐进行水压AE检测，对缺陷进行TODF复验，同时采用常规超声进行定深、定长、定自身高度来评价缺陷，确保球罐安全使用。声发射检测又为企业创造巨大经济效益，既无需置换、清扫、蒸罐又无需搭架、打磨，还大大缩短检验周期。

　   对岳化石化公司委托对加拿大进口的三台Φ2600×100×23000mm100at高压氮气瓶进行在役升压声发射检测，共花费八天时间逐个完成升压检测后即投入正常运转，一点没有影响全厂正常生产就完成三台高压容器的检验任务。
　 　　
       公司共对各种球罐，压力容器，反应釜及高压气瓶数百台进行声发射动态检验及超声定量检评相结合的新技术具有明显的社会及经济效益。重要工程列示如下：
•1987年12月，上海金山石化总厂，1#2000碳四球罐，常规NDT检评后水压试验时，对遗留未焊透大缺陷的作AE监测，缺陷无扩展后安全投用。
•1988年7月，上海高桥石化公司化工厂，401-1#400 m3球罐，全面检评后对遗留二条长1.5 m自身高2 mm未焊透在水压时作声发射检评,证明缺陷无扩展后投用。
•1990年6月，上海高桥石化公司化工厂，再次对该球罐直接进行水压声发射监测无缺陷扩展信号,即时投用。
•1990年6月，上海高桥石化公司化工厂，ABS反应釜，直接进行水压声发射监测无活动性AE信号后投用。
•1987年8月，岳化储运公司，液态烃等五台容器，******水压声发射监测，发现活动源后再进行NDT验检。
•1991年2月，岳化储运公司，10台液态烃等容器水压声发射监测。
•1995年10月，兰州石化总厂化工厂，先后对三台超高压反应釜进行声发射检评。
•1996年10月，岳阳鹰山石化公司，先后对三台Φ2600×100×23000高压氮气瓶在役水压声发射检评，
•1996年10月，岳阳石化锦纶厂，300 m3 ,400m3二台带保温氨球声发射检评。
•1996年12月，岳阳石化锦纶厂，四台多层氨合成塔气压声发射检评。
•1990年10月，安徽铜陵磷安复合肥料厂，二台400 m3氨球罐带保温层声发射检评。
•1996年12月安庆石化化肥厂，5 #1000m3球罐NDT检评后水压AE监测发现二处声发射活动源，NDT复检发现横裂长30 mm，深7mm，返修处理后确保球罐安全运转。
•2015年11月 山东明润昌化工有限公司12台2000m3液化气球罐水压AE监测发现8台声发射活动源、TOFD复检发现较 严重裂纹长220 mm，深8mm，返修处理后确保球罐安全运转。

二、球罐　　
        公司曾对上海石化总厂2000m3,1000m3液化气球罐；多台丙烯及液化石油汽400m3及120m3球罐；广州石化总厂605，606的1000m3及乙烯厂1000m3球罐；岳阳石化总厂供销公司锦纶厂1#~9#1000m3,400m3,300m3,200m3球罐及橡胶厂多台1000m3,400m3,球罐；镇海石化总厂605、606号400m3球罐；玉门炼油厂400m3球罐；高桥石化公司401-(1),(2),(4)及2801-(1)400m3球罐;上钢一厂400m3,135m3(1#,2#及3#)氧罐;扬子石化公司3台1000m3球罐,750m3丙烯球罐,200m3氧球,113m3球罐;齐鲁石化公司的1000m3,400m3,130m3,120m3球罐;安庆石化厂,1000m3球罐;兴平化肥厂600m3液氨球罐;铜陵磷氨厂多台400m3球罐;茂名石化公司2000m3丙烯球罐及1000m3球罐以及包钢公司多台125m3氧气球罐等进行多次定量检评.使检测球罐尽快安全投入运转,取得明显的社会及经济效益。如上海石化总厂1#,200m3C4球罐停产年余,经半月定量检评及少量返修后即行投产; 扬子石化公司的3台1000m3球罐经声发射及定量检评十天后全部投产;岳阳石化总厂供销公司9台1000m3球罐及橡胶厂多台400m3球罐系70年代初国内首批15MnV钢制大型球罐,焊接缺陷及焊缝几何缺陷均较严重,多年来经多次定量检评修复,确保其又安全运转至今。

三、催化裂化大型压力容器及压力管道。
　　催化裂化再生器沉降器，三旋及Ф2200mm烟气管道，不仅尺寸巨大（Φ9600×26×30000），且均 内衬价格昂贵的龟甲网隔热层，由于原材料的重质化、多元化、更易产生露点腐蚀常使内壁生成大量严重的应力腐蚀裂纹，严重影响设备安全运转；技术改造要求提高内部压力，温度，使造价昂贵的设备是否允许继续使用？针对上述两个原因，提出开发以下新技术；

　　一是开发从外壁定量检测内壁应力腐蚀裂纹的新的无损检测技术；开发了公司专用的点聚焦K1探头，并针对应力腐蚀网状裂纹特点，采用多方位扫查的位置判别法判定应力腐蚀裂纹，并用端点衍射波定量测定裂纹自身高度。

　　二是针对升高的压力温度参数及当前缺乏应力腐蚀及腐蚀疲劳寿命予测技术难题，给出偏保守的寿命予测工程计算方法，编制出定量计算的评定方法“再反系统压力容器及管道缺陷评定方法VPDA-1999。 采用该成套新技术先后对天津炼油厂Φ7200反应器及Φ9600再生器；玉门炼油厂的再生器，反应器；安庆石化总厂Φ9600再生器及Φ7200的沉降器；九江石化总厂重催Φ9400×24×28000再生器，Φ6300× 18×21000沉降器，三旋及烟气管道定量检评，广州石化总厂重催车间Φ9600的再生器，Φ7200沉降器， 三旋及烟气管道定量检评等。均取得明的社会及经济效益。广州石化总厂出具的用户证明，仅此一项给工厂带来329.25万元的直接经济效益及1600万元间接经济效益。 四、高压、超高压容器定量检评。

　　高压、超高压容器是石化厂、化肥厂的核心设备，对安全要求高、价格昂贵，采用新技术检测及定量评定有着巨大的社会及经济效益。 华夏公司先后实施的工程项目有：
•兰州石化公司6台1500大气压超高压聚乙烯反应器（英国进口）；
•湘江氮肥厂Φ1000mm320大气压氨合成塔（捷克进口）;
•岳化锦纶厂320at氨合成塔，氨分离器及1#、2#、3#高压机五段，六段缓冲器；
•岳化橡胶厂F501c.d高压釜；
•株州化工厂高压聚合釜；
•淮南化肥厂高压反应釜；
•兴平化肥厂320at氨合成塔；
•镇海石化总厂日本进口高压碳黑洗涤塔；
•洛阳炼油厂高压氮气罐；
•合肥铸锻厂10#,11#及12#高压蓄热器;
•北京重型机器厂生产的1000at人造水晶超高压反应釜
; •上海高桥石化公司加氢反应器;
•南京扬子石化公司芳烃厂Φ4400×50×9850铂重整反应器;
•上海石化涤纶厂Φ2600×65/125×11460加氢反应器;
•北京燕山石化东方红炼油厂的高压氮气瓶;
•岳阳鹰山石化公司高压氮氧瓶定量检验等。

五、锅炉汽包。
•四川化工总厂美国进口的123C合成氨废热蒸汽锅炉；
•天津炼油厂3#锅炉上、下汽包及蒸汽发生器上汽包（Φ1400×6000）；
•云南阳宗海电厂4#锅炉汽包；
•合钢公司1#及2#锅炉汽包;
•上海硫酸卧式快干锅炉;
•齐石化热电厂13台高压蒸汽加热器
•岳化总厂橡胶厂废热锅炉等。

六、其他压力容器换热器、塔器、反应釜定量检评。
　　主要检评工程：
•天津炼油厂液化气脱硫塔:干气脱硫塔，溶剂再生塔，脱乙烷塔，T301脱硫塔，T303再生塔等；
•上海石化总厂塑料厂丙烯聚合釜:维纶厂10 # 15 # 30 # 35 #纺丝脱泡槽,多台YL733A调压槽及18台纺丝脱泡桶等;化工厂30台换热器,储罐等;
•上海高桥石化公司:进口4台ABS反应釜,脱乙烷塔,脱丙烷塔等;
•岳化橡胶厂的洗醛塔:10台冷凝器,7台单体热交换器,丁烯苯提取精馏塔,T202蒸馏塔,T305吸收塔,脱丙烷塔,T306解析塔,脱乙烷塔,脱丙烯塔,脱乙烷塔回流罐,脱丙烷塔顶回流罐,脱丁烷塔,丁二烯蒸馏塔,丁二烯萃取塔,丁二烯蒸出塔,K1脱丙烷塔，丁烷水洗塔，205a丁二烯精馏塔，蒸出塔，T211塔，H202储罐，T210，T211丁二烯水洗塔，R204，R202a，R202b检评，5台烷基铝罐，活性铝罐；12台丁二烯回流罐等，13台氨液分离器，8台立式氨冷凝器等，丁烷洗涤塔，萃取塔，蒸出塔，T207丁二烯蒸馏塔，T208脱水塔，T212、T213萃取塔，蒸出塔，Φ1600×40000 精馏塔，解析塔等。
•岳化涤沦厂1#,2# 3#,聚合釜；反应釜，解聚釜，浸渍釜，二氧化碳吸收塔，4台缓冲罐，分离器；8台蓄势罐等；
•玉门炼油厂焦化塔等；
•安庆石化总厂焦化塔等；
•抚顺石油三厂焦化塔等；
•合钢公司1#,2# 3#,4#储氧罐，1#, 3#集汽包等； •杭州炼油厂17台精馏釜等；
•洛阳炼油厂15台吸收塔，氮气罐等；
•广州石化总厂21台换热器，23台压力容器检评等；
•茂名石化乙烯厂120台压力容器；
•齐鲁石化总厂氯碱厂EDC回收塔等57台压力容器等。

七、在役压力管道定量检评新技术及其应用
　　在役压力管道事故频发及其定量检评新技术的开发受到全国广泛关注与重视。但要实现管道快速定量检测，现有无损检测技术必须进行以下重大突破：
（1）突破超声方法不能对小直径薄壁管道进行检测的限制（盲区大、大曲率引起超声散射使灵敏度大为降低），
（2）突破磁粉探伤只能检测表面缺陷的限制，方能替代现用常规射线方法检测的劳动强度大、效率低、周期长、成本高；对危险的面状缺陷检出率低；不能实现在用检测；不能提供缺陷高度的定量数据等缺点。要实现定量评判尚需掌握管系应力定量计算与“弱环”分析技术及编制修定“管道缺陷评定规程”。
　　
中国石油化工集团公司科技开发中心针对上述问题下达“压力管道焊缝定量检评新技术试验研究”重点课题，由安徽华夏高科技开发有限责任公司、正立石化装备研究所及高桥石化分公司上海炼油厂，九江石化分公司共同进行技术攻关，经几年努力取得如下主要科研成果。

　　1、研制成功管道专用低频调制磁探仪，针对交流磁场的趋肤效应及直流磁场的磁粉颗粒不能膜动的特点而试制出直交流并用的管道专用DPM-1型低频调制磁探仪，通电后2秒钟即能检测管道整圈焊缝表面及内部缺陷，对Φ108mm以下管道可检测埋藏深度达5-8 mm的缺陷，使检测方便、快捷、直观。

　　2、研制成功小前沿瓦状线聚焦超声传感器，主要采用瓦状线聚焦方法克服薄壁管声束散射以提高检测灵敏度；采用小前沿使其一次波扫查到缺陷；使传感器具有窄回波脉冲以提高分辨率，始波占宽控制在2.5 mm内解决3.5 mm薄壁管缺陷准确定位；改进楔块设计及选材以减少杂波，保证传感器稳定性；采用新晶片材料以提高检测灵敏度，加大晶片背衬阻尼以增加聚焦效果提高分辨率等，使探头灵敏度提高20dB；不仅实现对小直径薄壁管检测、且定高准确度能达到±0.5 mm以内，实现工程应用中定高、定长、定位、定性的四定要求。

　　3、管系应力计算及“弱环”分析提供四大功能：
a.为定量综合评判提供各类定量应力数据。
b.以高应力弱环部位为重点抽查对象，使抽查科学合理。
c.提供管线合理布置建议。
d.为管道失效分析提供依据。

　　4、修订“在役压力管道缺陷评定规程CPDA-2001” 在我们原编制的CPDA-96基础上进行带缺陷管道爆破与应力测试并结合新研究成果与工程试用经验，共补充了四章内容：其中包括管道高应变区（三通、四通部位）定量评定方法；疲劳寿命定量计算方法；应力腐蚀定量评定方法，腐蚀疲劳定量评定方法；考虑各类几何缺陷及壁厚减薄量等因素的综合评定方法等，以满足现场确保安全实际评定需要，是国内外资料所没有的。

　　5、石化厂40项工程应用 应用本课题各项科研成果及完整的硬、软件配套新技术先后对九江石化总厂、广州石化总厂、岳阳石化总厂、茂名石化公司、上海炼油厂、云南天然气化工厂、上海石化总厂、南京扬子石化公司武汉石化胜利油田石化总厂、合肥热力管线、合肥煤气管线等40项工程进行了全面现场应用并获得成功，受到用户广泛欢迎与好评。

　　如广州石化总厂用户证明认为：该在役管线定量检评成套新技术具有快速、准确、可靠、科学等优点，较常规方法不仅提高面状缺陷的检出率，还大大减少缺陷返修和复检工作量，为工厂带来很好的经济效益，初步估算节省费用带来效益约500万元。

　　云天化股份有限公司出具证明认为：“证明这套硬、软件相结合的成套定量检评新技术科学合理，经济适用，为企业创造明显的社会效益及经济效益”。

　　九江石化总厂出具证明认为：“可在在用状态下检评，大大减少因停工带来的经济损失，初步估算可带来直接和间接经济效益在500万元以上”等等。 　　此外该成套新技术还一改老方法抽查部位决定的随意性，新方法对“弱环”进行抽查确保管线安全运转；老方法检测必需停产，新方法可实现在用检测；老方法不能定高检测，更不能定量评定引起极大浪费，新方法定量检评在保证安全运转前提下可大大节省返修及复检工作量，创造明显的经济效益等。 中国石油化工集团公司科技中心主持的技术鉴定会于2002年4月28-29日在九江石化分公司举行，鉴定委员一致认为：“课题组研制的便携式DPM-1型低频调制磁探仪，通电后2秒钟即能检测整圈焊缝缺陷，对Φ89mm以下管道可检测埋藏深度达6-8 mm”；“课题组研制的系列小前沿瓦状线聚焦探头实现了定量检测”，“形成了一套管道焊缝定量检评新技术”。

　　并认为“该管道焊缝定量检评新技术填补了国内空白，整体上处于国内******，达到国际******水平”。“建议在石化及其他行业组织推广应用”。