1声发射技术检测的原理

       声发射技术又称为应力波发射技术,当材料或者零部件受到外力的作用时就会发生变形、断裂或是外部应力超过屈服极限从而进入了不可逆的塑性变形阶段,都会以瞬态弹性波的形式释放应变能,这一种现象被称为声发射。在外部条件的作用下,材料或者零件的缺陷或者潜在缺陷改变状态从而自动发出瞬态弹性波的现象也被称为声发射。因为声发射弹性波能够反映材料的某些性质,所以使用检测声发射信号的方法,能够判断材料的某种状态。
使用仪器来探测声发射的信号,做出一定的记录并且能够推断和评价出在应力的作用下声发射源材料的变形与裂纹扩展等状态和性质的评价方法被称为声发射技术。声发射技术是超声波无损检测领域的一种,是在物体在线运行过程中进行的。声发射技术涉及多种过程,这其中主要包括了波在介质中的传播、声发射起源、声电转换、数据显示与分析、信号的处理、评定以及解释等。
       下图1-1为声发射检测技术基本原理的示意图,声发射源产生一定的弹性波,从从而传播到了材料表面,声发射传感器能够探测到表面的位移,并且可以将机械的振动信号转化为电信号,又经过放大器的放大作用和信号的采集与处理,最终对形成的信息进行记录并显示出来。
一般情况下,在运用声发射检测之后,如果想要能够比较精准的判断缺陷的性质和大小,还得需要运用其他无损检测的方法对超标的声发射源进一步的复检。
 
图1-1  声发射技术基本原理
Figure1-1  Basic principles of acoustic emission technology

2声发射检测技术的特点

       与其他的无损检测技术相比可以发现声发射技术具有检测动态缺陷的优势,比如说可以分析检测出某一部件的缺陷扩展程序。声发射技术还能针对缺陷本身发出的缺陷信息进行有针对性高效的检测。这种检验技术现在已经发展的较为成熟,它本身具备了许多的优点:首先,声发射技术可以针对较为大型的部件快速整体的检验,能够一次性的对受检测部位进行缺陷的检验,很大程度的提高了监测时的工作效率。其次,能够利用压力容器的动态信息分析快速的分辨出缺陷部位的应力作用状态,精准的评定出缺陷部位的损害程度。最后,这项技术对于检验环境的要求较低,对于高温高压、剧毒及易燃易爆等恶劣环境都无所畏惧。并且还能够提供即时监控,对于部件的临近破坏状况进行及时的预警。
3国外的标准发展情况
       声发射检测压力容器的技术在一些工业比较发达国家得到了比较广泛的应用。在上个世纪八九十年代,日本的无损检测协会(NDIS)、X的机械工程协会(ASME)和材料试验协会(ASTM)及欧洲声发射的工作组(EWGAE)等,提出了声发射测试的规范和标准，包括检测器性能的测试，测试方法和术语。其中,X的ASTM和ASME规范和标准的数量较多,内容很是详细且引人注意,比较配套。下图中是部分国外声发射技术检测压力容器标准的目录展示。 

表3-1  国外声发射检测规范与标准
Table3-1  Acoustic emission testing standards and standards abroad

3.2国内声发射检测标准发展

1. JB/TQ7667-95《在役压力容器声发射检测的评定方法》
       此标准是目前声发射最常用的标准之一,其检测的程序判别标准和要求与国外相接轨,所以再具体的操作和实验中有着很大的方便。屈服强度不超过800MPa的钢制容器均可使用此标准进行检测,另外压力管道的检测也可参照此标准使用。
       AE检测(信号收集)声源严重程度参照表3-2执行,其中A级源标准最严重,B级源表示的是严重,C级源表示的是不严重,而 A、 B级源则需要进行再一次检验。
表3-2  AE检测声源严重程度
Table3-2  AE detection of sound source severity

2. GBJ2044-94《钦合金压力容器的声发射检测方法》
       从上世纪七十年代研究开始直至今天,关于制定检测钦合金压力容器的方法经历了三个阶段,包括企业标准、国家的军用标准及航天部的标准。目前,它是我国唯一的一个声发射检测的国家军用标准。
       声源的严重性分成三级,其依据主要的是保压声发射的延续时间、振铃计数随着压力变化或是高幅度事件的计数,其分级的原则和评定的判据如表3-3所示。
3.劳动部锅检中心的《金属压力容器声发射检测及结果评价标准》
        AE源的分类见表3-4。表中的A和B级AE源是不需复验的;C~F级的AE源则需复验。关于AE源评定结果可见表3-5。常规的无损检测的复验结果为评级推荐的分类方法之一(低碳钢)。
E:裂纹;D:未熔合、未焊透;C:射线IU级;B:射线III级;A:射线II级或是合格

4 结论

本文详细研究了声发射技术的基础及其在压力容器中的应用，得到了如下结论：
1、现代声发射技术的研究始于上个世纪60年代，经过几十年的发展，现在已经成为一种比较成熟的无损检测方法，可以应用到许多领域，其独特的优点是传统的检测方法是无可比拟的。
2、凯塞效应是声发射检测技术应用于压力容器无损检测的基本原理，压力容器的声发射典型声源是裂纹扩展、焊接缺陷开裂、机械摩擦、焊接残余应力释放、泄露、氧化皮剥落、电子噪音七类。   
3、在压力容器检验中应用声发射技术,可对压力容器整体情况进行评价,可以检测到常规无损检测方法无法检测到的部位和缺陷,使压力容器更加地安全运行。   
4、目前，中国声发射技术在压力容器检验中的应用已经取得了很大的进步，但与欧洲X等发达国家相比，仍有很多空白。因此，声发射技术在压力容器检测中的应用需要进一步研究解决问题。