1、ICS 21 J 01 DB37 山东省地方标准 DB 37/T 1879 2011 承压系统泄漏声发射检测规程 2011 - 05 - 19 发布 2011 - 06 - 01 实施 山东省质量技术监督局 发布 DB37/T 18792011 I 前 言 本标准按照GB/T 1.1给出的规则起草。 本标准由山东省特种设备检验研究院提出。 本标准由山东省标准化技术委员会秘书处归口解释。 本标准起草单位：山东省特种设备检验研究院。 本部分主要起草人：王春茂、袁涛、肖宏川、祝卫国、董瑛、申孝民、郭怀力、宋明大。 DB37/T 18792011 1 承压系统泄漏声发射检测规程 1 范围 本标准规定了
2、承压系统中气体、液体稳态泄漏源的被动检测与定位。该方法中使用的声发射传感器 可直接安装在表面上，或使用波导杆安装，可用于压力容器、压力管道系统的连续在线检测和液压试验 监测。虽然本方法所得数值会受到传感器监测距离、环境噪声水平、系统压力和泄漏形式等因素的影响， 但仍可获得比较高的灵敏度。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 126042005 无损检测 术语 ASTM -E 650 Guide for Mounting Piezoelect
3、ric Acoustic Emission Sensors ASTM -E 750 Practice for Characterizing Acoustic Emission Instrumentation ASTM -E 976 Guide for Determining the Reproducibility of Acoustic Emission Sensor Response ASTM -E 1002 Test Method for Leaks Using Ultrasonics ASTM -E 2374 Guide for Acoustic Emission System Perf
4、ormance Verification 特种设备检验检测机构管理规定 特种设备检验检测机构核准规则 特种设备无损检测人员考核与监督管理规则 3 方法摘要 3.1 本方法运用接触传感器、电子放大器和输出信号电平处理设备。传感器可在检测前或检验中安装， 且安装后不能再移动。 3.2 恒稳态泄漏的检测以对泄漏流体所产生的连续、宽频带信号的检测为基础。信号的检测通过对输 入信号电平的测量来完成，例如，信号的有效幅度或平均电平。 3.3 基本的泄漏测试程序仅包括对泄漏的检测，对每个传感器通道进行单独的处理。较复杂的检测则 要求处理来自两个或更多传感器的信号电平，并基于泄漏信号幅度随距泄漏源距离的增大而
5、降低的原则 确定其近似泄漏位置。 4 检测原理 4.1 无论是通过裂纹、小孔、密封损坏，还是通过其他开口缺陷，压力系统中气体和液体都会以湍流 或滞流的形式进行泄漏，这种泄漏会在外部空气和系统压力边界处产生声能。运用声发射传感器可以在 一定距离内检测到这些通过压力边界传播的声能。 DB37/T 18792011 2 4.2 在选择合适频带的基础上，对背景噪声进行限制，可以使泄漏信号的灵敏度达到最大。一般在低 于 100KHz 的低频条件下，泄漏可以在结构内部激发机械共振，而这有助于加强泄漏检测中声信号的强 度。 4.3 本方法不提供泄漏比率的定量测量。 5 应用基础 5.1 以下条款适用于检测单
6、位与用户之间应用或参考本标准签订的协议。 5.2 人员资格 如果协议中规定，使用本规程进行检测的工作人员应持有国家或国际上公认的无损检测人员资格 证书或标准，或出示一个由执业机构或鉴定机构证明的相关文件。协议中应确认所用规程或标准及其适 用的修订版本。 5.3 无损检测机构资格 如果协议中规定，无损检测机构应当具备特种设备检验检测机构核准规则中规定的条件。特 种设备检验检测机构核准规则修订版本也应在协议中确认。 5.4 检测时机 除特殊声明外，检测时间应当符合7.1.7条的规定。 5.5 检测范围 除特殊声明指定外，检测范围应当符合7.1.4条和10.1.1.1条的规定。 5.6 报告格式/验
7、收标准 除特殊声明外，报告应符合10.2.2条和第11章要求。由于本标准中并未指定验收标准，协议中应对 其进行详细规定。 5.7 返修复验 本规程未规定返修复验内容，如果必要，应在协议中详细规定。 6 干扰因素 6.1 内外部噪声源会干扰声发射泄漏检测系统的灵敏度。噪声源主要有： 6.1.1 内部流体的湍流或气穴现象。 6.1.2 系统的摩擦或工作噪声。 6.1.3 在系统测量频率范围内的空气噪声。 6.1.4 金属碰撞，松动部分对压力边界频繁的冲击。 6.1.5 由传感器所检测到的电子干扰。 6.2 背景噪声的波动决定了可检测电平的最小变化，所以背景噪声的稳定性决定了最高灵敏度。 6.3 声
8、发射传感器应具有稳定特性，且应具有调节结构和系统检测参数的作用，如对温度的调节。 6.4 传感器安装不正确、电信号噪声调节或放大器增益电平不正确都会降低检测灵敏度。 DB37/T 18792011 3 7 基本信息 在检测的准备阶段应考虑以下项目： 7.1 标识出已知泄漏点以及它们距被检测面的距离，并评估它们对检测产生的影响。 7.2 检测中需要根据容器类型、管道类型、被检测设备的组装和安装、设计图纸等内容，获得被检设 备的的详细尺寸、位置信息，包括：可能影响流动特点的形状变化，焊接位置，齿轮或法兰等的零件位 置，极易发生泄漏的容器或管道附属装置（如管件吊杆）的位置。标识出易受器壁约束的区域、
9、金属涂 层和隔层部位以及位于表面之下的组件。 7.3 检测范围。例如整体压力边界的检测，只检测焊接区域。 7.4 应该考虑材料和表面覆盖物的类型（如油漆或其他涂层）对声音传播的影响。 7.5 加压方案。详细说明加压方案，绘制详细加压曲线，并指明检测过程中所应用流体的类型，例如， 气体，水或油。 7.6 检验时间。即新制造设备或在役设备的检测时间，或两者均指。 7.7 监测设备所使用的频率范围。 7.8 检测过程中可能影响检测设备和结果分析的环境条件，例如，温度，湿度，放射性，振动，压力 和电磁干扰。 7.9 固定传感器的方式，如果可能，还需要限定耦合剂的类型。 7.10 确定传感器或波导管的安
10、装位置，使其满足覆盖面积的要求。对于特殊的区域将用特殊的传感器 进行检测，但应明确指出由不同组别传感器所检测容器或系统的范围。应尽快给出传感器的安装位置， 从而确定其他安装事项。 7.11 确定声发射检测人员与加压控制人员的通讯方法，压力记录的时间间隔，压力系统中意外波动的 报警措施。 7.12 一般应对检测结果做永久记录。 7.13 如果需要，注意检测报告的内容和格式。 7.14 需要时，应检查声发射检测人员的资格和相关证明。 8 设备 8.1 传感器 声发射传感器一般是压电装置，为保证良好的耦合，应按标准E650的规定进行安装。传感器的频率 范围最高可达1MHz，还可使用宽频传感器或共振传
11、感器。较高的频率可以用来更有效的抵制空气噪声或 机械噪声以获得更高的分辨力。 8.2 放大器 放大器/前置放大器应当具有足够的增益，使信号处理器可以检测压力系统上的背景噪声强度。应 选择合适的传感器/放大器带宽以降低背景噪声对系统的干扰。 8.3 信号处理器 信号处理器用来检测有效信号电平、声发射信号的强度、信号电平的平均值或其他类似连续信号的 相关参数。如需通过信号强度和衰减数据计算信号源的位置，可设置一个泄漏定位处理器。如必要，还 可设置报警信号装置。 DB37/T 18792011 4 8.4 泄漏信号模拟器： 8.4.1 系统中应设置泄漏信号模拟装置来评价检测系统的效果。一般采用以下装
12、置：压力边界上的由 随机噪声发生器驱动的传感器，小型喷水器或喷气器。 8.4.2 泄漏定位时，首先应进行大量泄漏点模拟，以确定合适的定位运算法则。 9 系统性能验证 9.1 系统性能验证包括两个阶段。第一阶段是实验条件下设备的定期校准和认证，具体步骤遵照规程 E750，一般声发射系统所有者应掌握校准结果。第二阶段是对所有通道灵敏度和检测设备运作满意度进 行现场校准。每项校准操作应准备一份书面程序。 9.2 所有传感器灵敏度的现场校准，应在距每个传感器一定距离处设置一个泄漏信号模拟器，并记录 放大器的输出强度，作为放大器输入端的参考。放大器增益可用来校正灵敏度波动。 9.3 检测工作前、长时间检
13、测时或环境变化时，要对声发射系统进行定期校准。系统中的所有传感器 都可以与一个或多个参考信号对比，从而正确校准。 9.4 泄漏点定位计算时，应标示出传感器间的超出正常频带的声衰减，特别是不连续的存在（如管的 结合点处）可能会影响衰减的均匀性。测量结果应计入到泄漏源定位计算。 10 步骤 10.1 检测前要求： 10.1.1 声发射检测前，应满足以下要求： 10.1.2 评估衰减情况，即信号幅度随声传播距离的变化。这样就可以定义每个传感器覆盖的有效面积， 传感器分组时，也可以定义传感器的最大距离。 10.1.3 确保传感器安装在预定位置。如需在安装过程中改变位置，则记录新的安装位置。记录传感器
14、安装方法和耦合剂的类型。 10.1.3.1 复核操作程序，确认所有潜在外部噪声源，例如，喷嘴-火花塞的运动，泵的振动，阀的冲 击，工作人员的动作，液体流动和气体湍流。这些声源应进行声隔离或控制，不能干扰被检测容器或结 构内部的泄漏信号。应预估由雨、雪、冰雹、沙、风（无保护容器）或摩擦等产生的不能控制的声干扰， 并对检测范围内的声音进行隔离，以使它们对检测结果的影响降到最低。并记录这些声源。 10.2 声发射检测： 10.2.1 按照要求连续或周期性的记录每个或每组通道的噪声水平。考虑到与声发射数据的响应，通常 应记录压力或其他重要参数，或全部记录。 10.2.2 如检测到泄漏引起噪声水平增加，
15、检测人员应当通知设备业主查找泄漏源及种类。如泄漏源在 检测范围之外，应停止检测，或降低至能保证正常检测的水平。如果外来泄漏无法停止，则应记录外来 泄漏对声发射系统灵敏度的影响。泄漏检测之后应填写报告。 11 报告 11.1 报告应包括以下内容： 11.1.1 检测日期 11.1.2 检测人员资质 11.1.3 传感器特性和位置 DB37/T 18792011 5 11.1.4 传感器的布置方法 11.1.5 声发射系统及其特点 11.1.6 操作条件 11.1.7 初始校准记录 11.1.8 设备的现场校准结果 11.1.9 检测结果 11.1.10 结果分析和认证 11.1.11 目视检测或
16、其他检测结果 11.1.12 泄漏数量及位置的检测结果 11.1.13 背景噪声检测值分析 11.1.14 测量质量及灵敏度降低原因的评估 11.1.15 结论及建议 DB37/T 18792011 6 AA 附 录 A （资料性附录） 应用实例 A.1 举例说明了声发射泄漏检测的应用，但未对其应用过程做详细描述。 A.1.1 安全阀的声发射泄漏检测 为确定泄漏噪声与泄漏率或二级压力的关系，在试验室条件下对带有泄漏调节阀座的安全阀进行检 测。图X1.1中给出了泄漏率、出口温度和声信号有效电平与第二阶段压力的关系。将声发射传感器固定 在工作阀的外壳上。通过信号过滤器使频带范围为510KHz。出口
17、温度由导阀排出管道邻近的热电偶测 量得到。二次压力由40上升到200 psi（即从280到 1400 KPa）时，泄漏率上升了59%，温度上升了9%， 声发射有效电压上升了370%。因此，声检测的灵敏度是非常高的（参见图A-1）。 注1：0F = 32C。 注2：1 psi = 6.9 KPa。 图A.1 核能装置中安全阀的声发射泄漏检测实例 A.1.2 海水球阀的声发射泄漏检测 DB37/T 18792011 7 美国海军声阀检漏仪可检测10100KHz范围内的与泄漏相关的声发射能量。之所以选择这个频率范 围是因为在这个范围内泄漏阀能够发射出很多能量，而且在这个范围内的声能将随距声源距离的增
18、加而 迅速衰减。从而区分出信号与背景噪声。图A-2给出了一个4英寸球阀的泄漏率与声发射水平的关系。 图A.2 根据 4 英寸海水球阀的声发射水平评估泄漏率 A.1.3 水下原油传输线的声发射泄漏检测 为确认可疑泄漏源，对一段与海上钻探平台连接的内直径为12英寸的钢管进行检测。在对原油输送 线进行液压试验时，发现压力从初始值3200psig(22MPa)以60psi/h（410KPa/h）的速度下降。可疑泄漏 源在短管法兰上。当施加到管上的压力达到3200psig ( 22 MPa)后，读取钻探平台上内径为12英寸的竖 管信号电平。把这些信号数据与两相邻管及设备上最近支架处读取的数据进行对比（参
19、见表X1.1）。用 附加数据来测定由海水运动和其他的结构干扰噪声所产生的信号强度。初始数据是平台在关闭条件下， 所有施工人员在岸上时进行的。数据显示，泄漏管上的信号水平要比另外两个立管及支撑架处的信号水 平高约50%。这表明泄漏点非常接近于检测点，实际上，经核实，泄漏位于短管法兰连接处。潜水员紧 固泄漏法兰后，声发射检测人员确认泄漏停止，通过机械方法（压力下降）及声发射方法都没有检测到 泄漏迹象。 表A.1 信号数据 位置 有效数据(增益为60dB) 注释 6英寸竖管 10英寸竖管 12英寸竖管 角支架腿 0.200 0.210 0.300 0.210 参照 参照 泄漏管 参照 DB37/T 18792011 8 表A.1 （续） 位置 有效数据(增益为60dB) 注释 6英寸竖管 10英寸竖管 12英寸竖管 角支架腿 0.200 0.200 0.200 0.210 参照 参照 泄漏噪声终止 参照 _
