尿素合成塔的声发射检测技术

3.2 声发射检测的实施
（1）检测仪器
我们检测使用的仪器为声华科技有限公司生产的便携式SWAES－32通道智能声发射仪，结构如图2所示。该仪器采用全波形采集技术，采样频率高达每通道2.5MHz，分辨率为16位，具有波形显和数据存储功能，结合信号处理技术可以较好地对缺陷进行定量和定位。 　　　　　　　　　　
（2）传感器的布置　
根据该塔的结构，确定采用22个传感器。每圈环缝布置两个探头，相邻的环缝错开90ordm;，传感器的摆放位置如图3所示。声发射仪器中，　　 图2　SWAES智能声发射仪
在输入尿素合成塔的体积和焊缝结构后，可以
通过软件设置传感器布置图。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（3）声发射源的定位
　为了在固体表面某一范围测量出缺陷的位置，可以将几个传感器按一定的几何关系放置在固定点上，组成传感器阵（或称阵列），测定声发射源的声波传播到各个传感器的相对时差。将这些相对时差代入满足该几何关系的一组方程求解，便可以得到缺陷的位置坐标。在实践中，为了推得求解声源位置的计算方程式并简化计算，传感器通常是按特定的规则的几何图形布置的。
　　目前，现有国内外仪器上的声发射源定位大多是依靠声源到达传感器的时间差和传感器的坐标联立成方程组来定位的。一般是在由多个传感器组合成三角网络中，按一定算法选取某个三角形，在此三角形中联立方程计算、判断出源位置。我们使用的声发射仪具有是平面任意三角形定位、球面定位和柱面定位三种定位方法，以适应不同的检测对象。由于尿素合成塔是标准的圆柱形状，因此采用柱面定位可以精确地确定声发射源的位置。
（4）加载和测试
通常的声发射检测，都需要对容器加载。我们结合该塔的水压试验同时进行声发射检测，利用水压来作为载荷。由于该塔的实际使用压力为20MPa，水压试验压力为25MPa。因此声发射检测时，第一次加载到25MPa，第二次加载到23MPa。每次升压和保压过程中，采集声发射信号。　　　　　　　　　　　　　

3.3 缺陷的定量和定位
由于该容器为多层包扎容器，在加压过程中，内层挤压外层，产生了大量的噪声信号，因此给缺陷的判定带来了很大困　　图3 传感器布置图
难。需要根据信号的波形，定位传感器的布置及幅值等综合确
定缺陷的真伪。再在此基础上，判断缺陷的位置和能量。图4
为典型的裂纹声发射波形，图5为典型的层板干扰信号波形。

4 环焊缝的超声波复验
　　由于声发射定位的误差一般在几十毫米范围内，为了给缺陷的返修提供精确的定位，以及测量缺陷的长度等，需要在声发射检测完成后，对缺陷进行超声波复验。由于该塔为多层包扎结构，普通的焊缝超声波探伤方法不适用。我们把焊缝余高磨平后，把超声波探头放置在焊缝上。通过采用了多种角度的探头结合采用多种扫查方式，根据声发射的定位情况，确定了九处缺陷并进行了返修。返修后再次对这些部位检测，没有发现超标缺陷。 5 结论
　 今年3月，山东某化肥厂尿素合成塔爆炸后，国家质检总局特别为尿素合成塔的制造，使用，检验等问题发布了第689号文，明确要求要加强在用尿素合成塔的定期检验。但由于该类容器结构的特殊性，常规的无损检测方法不太适用。我们经过与用户和检验单位探讨后，确定了用声发射技术检验尿素合成塔的方案。实践证明，这个检验方法较好地达到了检验目的，值得推广。