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声发射检测技术的特点简述

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:突发信号检测技术是目前应用最广泛的声发射检测技术,如压力容器的声发射检测、结构件的声发射检测等。从声发射检测技术的原理来看,任何影响声发射产生的因素都将对声发射检测技术产生影响。换言之,声发射检测技术所发现的缺陷损伤严重性与结构强度直接相关。所以,努力探究声发射源的机制及声发射应力波的传播规律是声发射检测技术的重要基础理论工作之一。

声发射检测技术的特点简述

声发射检测技术根据检测的信号类型不同可以分为突发信号声发射检测技术、连续信号声发射检测技术两大类。突发信号检测技术是目前应用最广泛的声发射检测技术,如压力容器的声发射检测、结构件的声发射检测等。连续信号检测技术是目前比较热门的研究方向之一,其主要应用方向有:在役埋地管路的泄漏检查、核电站液体、气体回路的在线实时监测等。无论是突发信号声发射检测技术还是连续信号声发射检测技术都是利用了被检件在应力激励下,使材料内部结构发生变化,如晶体结构的变化、滑移变形、裂纹扩展等,伴随着这些变化在活动性缺陷处释放出声发射应力波,然后被声发射检测系统接收,进而确定这些活动缺陷的位置、性质、严重性等。换言之,若被检件内部的缺陷在应力激励下没有发生活动,则不会产生声发射应力波,声发射检测技术也就无法确定缺陷的位置,更不用说分析缺陷的性质和严重性了。因此可以看出,声发射检测技术与其他无损检测技术有着本质的区别:

1)声发射检测技术只能检测动态缺陷,如裂纹的扩展。

2)缺陷本身发出信息,如裂纹扩展同时释放出声发射信号。

从声发射检测技术的原理来看,任何影响声发射产生的因素都将对声发射检测技术产生影响。例如,一个同样大小、同样性质的缺陷,当它在同一被检件上所处的位置不同时,由于应力状态的改变,会使检测结果大相径庭,在某一位置时可能对结构没有伤害,而在另一个位置则对结构产生了巨大的伤害。换言之,声发射检测技术所发现的缺陷损伤严重性与结构强度直接相关。实践表明,声发射集中的区域往往是被检件的最终断裂位置,这一点也是其他无损检测技术所不能实现的。

声发射应力波是一种频率成分十分丰富的复杂机械波,其在被检件中传播时会受到被检件材料成分变化、结构变化等影响,发生几乎不可预测的波形模式转换及衰减,使得检测人员很难利用传感器接收的信号波形推断出缺陷处的原始声发射波形。被检件在应力作用下不止一处产生声发射的现实进一步增加了对原始波形进行推断的难度。因此,现在主流的声发射检测技术都主要倾力于经传感器转换之后的声发射电信号的处理与材料的声发射特征分析上,并通过在大量分析数据基础之上进行统计再推断声发射源的特征。所以,努力探究声发射源的机制及声发射应力波的传播规律是声发射检测技术的重要基础理论工作之一。

(1)声发射检测技术的优点综上所述,可以发现声发射检测技术的主要优点包括:

1)可检测对结构安全更为有害的活动性缺陷。由于可提供缺陷在应力作用下的动态信息,因而适合于评价缺陷对结构的实际有害程度。

2)对大型构件,可提供整体或局部范围快速检测。由于不必进行繁杂的扫查操作,而只要布置好足够数量的传感器,经一次加载或试验过程,就可以确定缺陷的部位,从而易于提高检测效率

3)可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息,因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报。

4)由于被检件的接近要求不高,而适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。

5)由于对构件的几何形状不敏感,而适于检测其他方法受到限制的形状复杂的构件。

(2)局限性声发射检测技术的主要局限性有:

1)声发射特性对材料甚为敏感,又易受到机电噪声的干扰,因而对数据的正确解释需要更为丰富的数据库和现场检测经验。

2)声发射检测需要对被检件进行加载。(www.xing528.com)

3)材料的声发射一般具有不可逆性,这决定了声发射检测往往只有一次机会。

4)声发射检测所发现缺陷的定性定量仍需依赖于其他技术手段。

(3)应用综合上述技术特点,现阶段声发射检测技术主要用于:其他方法难以或不能适用的对象与环境;被检件的综合评价;与安全性和经济性关系重大的对象;要求高检测效率的对象。

因此,声发射检测技术是先前无损检测技术的重要补充手段,但它不可能替代传统的检测手段。

目前声发射检测技术作为一种成熟的无损检测方法,已被广泛应用于许多领域,主要包括以下方面:

1)石油化工工业,如各种压力容器、压力管道和海洋石油平台的检测和结构完整性评价,常压储罐底部、各种阀门和埋地管道的泄漏检测等。

2)电力工业,如高压蒸汽汽包、管道和阀门的检测和泄漏监测,汽轮机叶片的检测,汽轮机轴承运行状况的监测,变压器局部放电的检测等。

3)材料试验,如材料的性能测试、断裂试验、疲劳试验、腐蚀监测和摩擦测试,铁磁性材料的磁声发射测试等。

4)民用工程,如楼房、桥梁起重机隧道、大坝的检测,水泥结构裂纹开裂和扩展的连续监视等。

5)航天和航空工业,如航空器壳体和主要构件的检测和结构完整性评价,航空器的时效试验、疲劳试验检测和运行过程中的在线连续监测,固体推进剂药条燃速测试等。

6)金属加工,如工具磨损和断裂的探测,打磨轮或整形装置与工件接触的探测,修理整形的验证,金属加工过程的质量控制,焊接过程监测,振动探测,锻压测试,加工过程的碰撞探测和预防等。

7)交通运输业,如长管拖车、公路和铁路槽车及船舶的检测和缺陷定位,铁路材料和结构的裂纹探测,桥梁和隧道的结构完整性检测,载货汽车火车滚动轴承和轴颈轴承的状态监测,火车车轮和轴承的断裂探测等。

8)其他,如硬盘的干扰探测,带压瓶的完整性检测,庄稼树木的干旱应力监测,磨损摩擦监测,岩石探测,地质地震上的应用,发动机的状态监测,转动机械的在线过程监测,钢轧辊的裂纹探测,汽车轴承强化过程的监测,铸造过程监测,Li/MnO2电池的充放电监测,人骨头的摩擦、受力和破坏特性试验,骨关节状况的监测等。

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