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声发射技术在化工设备检测中的应用研究 1. 引言 声发射检测与结构完整性综合评价技术就是解决上述问题的新方法之一。
声发射检测的目标主要是针对设备中的活性缺陷,它可以在压力变化过程中,利用少量固定不动的换能器,就可获得活性缺陷的动态信息,而活性缺陷——声发射源的位置可通过时差定位、区域定位等方法来确定。因此,采用声发射技术可以达到提高检测速度,节省检测费用,达到储罐和压力容器安全、连续使用的目的。
2. 声发射检测技术特点 (1) 可检测对结构安全更为有害的活动性缺陷。由于提供缺陷在应力用的,动态信息,适评于价缺陷对结构的实际有害程度。
(2) 对大型构件,可提供整体或范围快速检测,易于提高检测效率。 (3) 由于被检测件的接近要求不高,而适用于其他方法难于或不能接近环境下的检测,如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境。
(4) 由于对构件的几何形状不敏感,而适用于检测其他方法受到限制的形状复杂的构件。 3. 声发射技术在石化设备无损检测中的应用 3.1 在压力容器无损检测中的应用 声发射检测技术作为一种动态无损检测技术,以其动态特性、整体性、实时性、高效性和经济性等特点,在压力容器的制造质量验证、在线监测上被广泛应用。
我国已制定并发布了与此相配套的检测评定标准。应用声发射检测技术与应力测定两种方法对加氢精制预反应器进行检验与评定,结果表明采用新检测及评价技术与常规检验技术相结合的方法,对容器进行全面安全评定,特别是超期服役的容器,是一种安全、可行的方法。
3.2 在常压储罐中检测中的应用 储罐是一种比较容易发生事故的特殊设备,因此,储罐最根本的两大问题是安全性和经济性。考虑我国目前在用储罐的拥有量、检测维修能力,以及特殊生产工艺条件等因素,不可能在检修期内对所有的储罐都进行全面的检查。
这样,哪些储罐作重点检查,哪些才是大危险而急需检测的储罐往往缺乏科学的依据。 4. 凯塞效应和其在声发射检测中的应用 声发射现象与材料的塑性变形和断裂是紧密相连的,由于材料塑性变形和断裂的不可逆性。
声发射现象也是不可逆的。试样第一次受力后,再以同样的方式受力时,达到以前受力的最大载荷前不出现声发射现象,这一现象被称为不可逆效应,也称为凯塞效应。
根据声发射不可逆效应——凯塞尔效应,对已使用过的压力容器因已承受过一定的压力,故在检修中再次进行水压试验时,当压力不超过使用时的最高压力,则不出现声发射。 5. 化工设备中声发射源特征研究 了解现场压力容器的声发射源特性是进行压力容器声发射信号源分析和解释的基础,现场压力容器声发射检验可能遇到的典型声发射源分为:裂纹扩展、焊接缺陷开裂、机械摩擦、焊接残余应力释放、泄漏、氧化皮剥落、电子噪音等。
5.1 裂纹扩展 裂纹的形成和扩展是许多设备破坏的基本原因,其过程包括裂纹形成、裂纹尖端的塑性变形和裂纹扩展3个步骤。塑性材料受到外力作用时,由于其中第一相硬质点与基体材料变形不一致,往往在前者界面上形成微孔,当外力增加时,微孔不断长大并且与相邻微孔连接起来形成初始裂纹。
裂纹尖端由于应力集中而形成塑性区域,在外力作用下,塑性区域产生微观裂纹,进一步扩展成为宏观裂纹。对于脆性材料不产生明显的塑性变形,其裂纹的形成主要是由于位错塞积,裂纹的扩展也较快。
5.2 未熔合、未焊透、夹渣、气孔等焊接缺陷 容器在制造焊接过程中,如果焊接工艺操作不当,即可出现各种焊接缺陷。其中气孔、夹渣和未熔合三种焊接缺陷很易同时出现,混合在一起。
根据大量的压力容器声发射试验结果,大部分缺陷在正常的水压试验条件下不易产生声发射信号,但也有一些缺陷可产生大量声发射信号。这些缺陷产生的声发射定位源也比较集中,在进行加载声发射检测时,一般在低于压力容器运行的压力下即可产生声发射定位源信号。
5.3 结构摩擦 在现场压力容器加压试验过程中,容器壳体会产生相应的应变,以至整个结构因摩擦产生大量的声发射定位源信号是十分常见的现象。结构摩擦通常由脚手架、保温支撑环、容器的支座、裙座、柱腿、平台等焊接垫板引起。
5.4 泄漏 裂纹的穿透、人孔、法兰和阀门的泄漏等都可产生连续的声发射信号。由于由泄漏产生的声发射信号是连续的,因此不能被时差定位方法进行定位。
但是,对于多通道仪器来说,探头越接近泄漏源的通道,采集的声发射信号越多,信号的幅度、能量等声发射参数也越大。通过采用声发射信号撞击数、幅度、能量等与声发射通道的分布图,可以确定泄漏源的区域。
6. 化工设备中声发射检测方法 6.1 声发射检测的基本程序 (1) 完成各项检测准备工作;(2) 确定传感器阵列;(3) 布置声发射传感器并保证声耦合良好;(4) 接线并检查线路,设定检测条件;(5) 排除噪声干扰;(6) 校准检测系统;(7) 耐压试验,同时进行AE检测(信号收集);(8) 数据处理和结果评定;(9) 出具检测报告。 6.2 化工设备定期检验的和缺陷评定程序 采用声发射技术对在用压力容器进行全而定期检验和缺陷评定的步骤如下: (1) 将容器停产倒空。
2.化学小论文论文
二氧化碳新探与化学化工用途 碳在自然界中分布极广,在煤碳、石油、天然气、植物、动物、石灰石、白云石、水和空气中,碳最终几乎全部转化为二氧化碳。
地球上所蕴臧的煤炭,石油等矿物约含碳1013吨,可以转化成4*l013吨CO2,而大气中和水中则含有4*1014吨CO2,碳酸盐也可转化成4*l016吨CO2。 现在由于工业的发展,大量开来煤炭、石油等资源,它们作为能源而不断被消耗的同时,使大气中CO2的含量与日骤增。
每年全世界排出的二氧化碳量高达200亿吨,其中发电厂排出CO2,的量约占27%,由工厂排出的占33%,机动车排出的占23%,一般家庭排出的占17%。 这样多的CO2尽管有植物的不断吸收,但大气中的CO2的含量还是不断增加.大气中二氧化碳浓度的不断增加,一是会加剧“温室效应”,二是生态平衡遭到严重破坏,引起一系列生态环境问题,三是大量消耗煤炭、石油、天然气等燃料,引起资源短缺,而且这三方面问题是互相影响互相牵制的。
为了彻底解决上述问题,人类开始把“使二氧化碳变害为利”提到议事日程上来。要使CO2变害为益,必须从以下几个方面实现更大的突破。
在现实生活中,人们普遍认识到二氧化碳有害的一面,而忽视了它可利用的一面。其实二氧化碳的应用是相当广泛的。
二氧化碳是一种良好的萃取剂。在常态下,它对液体和固体的溶解能力非常低,但随着压力和密度的增加,其溶解能力逐渐提高,尤其是对有机化合物的溶解更为明显。
在亚临界温度条件下它与甲醇等许多有机溶剂混溶性良好,而与水的互溶性很小,它与萃取出的有机物相比,其挥发度大、粘度低、扩散系数高并且有一定的溶解选择性和化学稳定性,而且不燃,无毒无爆炸危险。 因此,发达国家广泛利用二氧化碳进行食品、饮料、油料、香料、药物等的加工萃取· 二氧化碳是良好的致冷剂。
固体二氧化碳具有比冰块更有效的致冷效能。干冰(CO2)的升华潜热是590。
34J/g,而冰的升华潜热是333。56J/g,此外,它比冰的致冷温度低50多摄氏度,吸热后即升华为气体逸出。
当固体二氧化碳加热至-17。8℃时,其中原有的总有效致冷效能还有86%留于二氧化碳中,15%留 在蒸汽中, 不仅冷却速度快,操作性能良好,不浸湿产品,不会造成二次污染,而且投资少,节省人力。
二氧化碳作为一种质优价廉,资源丰富的原料可用于蔬菜、瓜果的保鲜贮藏。 目前,二氧化碳气调冷藏已在欧美、日本、澳大利亚等 国家用于对苹果、梨、香蕉、柑桔和一些热带水果的贮藏。
二氧化碳气调法利用改变普通空气的成份降低空气中氧气的分压从而提高二氧化碳的分压,并使这两种气体相对稳定于一定分压下以达到抑制瓜果的呼吸强度,减弱其新陈代谢阻止发芽,延缓后熟老化作用。 同时,二氧化碳还有“静菌”作用,可抑制微生物的活动。
因此二氧化碳作为一种不添加任何防瘸剂的保鲜物质,是一种相当好的保鲜方法,据报道,美国可将苹果贮臧219天,日本可将柑桔贮臧120天。 二氧化碳还可用于粮食的贮存,它比通常所用的熏蒸剂效果更好,如美国艾尔科大米公司试验结果表明:二氧化碳能穿透500吨大米的贮存库。
在通人该气体24小时后发现,供试验用的大米里生长的成虫死亡99%,研究还表明,该气体不仅有优异的杀虫灭鼠性能,而且防潮防霉,可省去翻晒所需的大量人力物力。 在医疗卫生方面,二氧化碳是一种良好的呼吸刺激剂,将6%的CO2与96%的O2混合,是治疗一氧化碳中毒、溺死和休克的标准药物,这种混合剂在麻醉和碱中毒的处理中也可作为一种增效剂。
在石油工业上,二氧化碳已被用于提高石油的采油率上,二氧化碳作为油田注入剂可有效地驱油,它溶于水又易溶于原油,溶于水后呈弱酸性,可对灰岩油矿起酸化作用,使其渗透率增加,吸水能力提高,而溶于原油后,她可使原油体积膨胀,密度和粘度降低,这样便有可能减少重力分离的不利影响,另外,二氧化碳与地层中的原油相混合,还可以蒸发或萃取原油中的某些烷烃组份,其次,二氧化碳萃取原油中的某些烷烃组份,其次,二氧化碳可作为油田洗井剂,这主要是利用其气化迅速, 体积急剧膨胀的特性,二氧化碳产生的气压迅速向流体各个方向传递,以激浪冲击井下裂隙冲刷破坏泥皮,并随即以井喷形式将被清洗的堵塞物带出。 地热资源是当前能源开发的重大课题,低温和较低温区的地下热能丰富,其最大的难题是利用地下热水发电时工作介质不理想,国际上曾用氟利昂和异丁烷等试验均不成功,而罗 马尼亚另辟新途,用二氧化碳作工作介质,利用低温地下热水发电已获得成功。
并转入国家发电网。 除了用树木吸收二氧化碳外,美国的另一位科学家里维尔提出利用浮游生物的光合作用来使二氧化碳变害为宝,浮游生物是一种单细胞植物,象一切植物一佯,能利用太阳能将二氧化碳、水和痕量的营养物结合生成有机 物,于是每一个CO2分子中的碳原子便扎根在俘游生物体内,如果俘游生物在被其它海洋生物吃掉之前死去,那么大量CO2中的碳伴随死去的浮游生物一起沉到海底,从此便成为安全的资源,即所谓碳沉积。
美国戈尔登科罗拉多太阳能研究所在1988年发。