聲發(fā)射檢測技術(shù)介紹

聲發(fā)射檢測技術(shù)聲發(fā)射的基本概念什么叫聲發(fā)射？材料內(nèi)部迅速釋放能量而產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波

(聲波)的一種物理現(xiàn)象聲發(fā)射的頻率范圍是什么？幾十KHz-數(shù)MHz主要的聲發(fā)射源：裂紋的形成和擴展，塑性形變，位錯的移動，孿晶邊界的移動，磁疇壁的移動、復(fù)合材料基體或夾雜物的破裂、分層或纖維的斷裂，以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化（包括相變）等。聲發(fā)射的基本概念聲發(fā)射檢測儀聲發(fā)射監(jiān)測原理利用材料內(nèi)部因局部能量的快速釋放（缺陷擴展、應(yīng)力松弛、摩擦、泄露、磁疇壁運動等）而產(chǎn)生的彈性波，用聲發(fā)射傳感器及二次儀表取該彈性波，從而對試樣的結(jié)構(gòu)完整性進行檢測。

聲發(fā)射檢測原理圖確定聲發(fā)射源的部位；分析聲發(fā)射源的性質(zhì)；確定聲發(fā)射發(fā)生的時間或載荷；評定聲發(fā)射源的嚴重性。聲發(fā)射檢測主要目的一般而言，對超標聲發(fā)射源，要用其它無損檢測方法進行局部復(fù)檢，以精確確定缺陷的性質(zhì)與大小。聲發(fā)射檢測的特點1.動態(tài)性：聲發(fā)射探測到的能量來自被測試物體本身，而不是象超聲或射線探傷方法一樣由無損檢測儀器提供。聲發(fā)射法適用于實時動態(tài)監(jiān)控檢測，且只顯示和記錄擴展的缺陷，與靜態(tài)的缺陷尺寸無關(guān)。而是顯示正在擴展的最危險缺陷。這樣，應(yīng)用聲發(fā)射檢驗方法時可以對缺陷不按尺寸分類，而按其危險程度分類。按這樣分類，構(gòu)件在承載時可能出現(xiàn)工件中應(yīng)力較小的部位尺寸大的缺陷不劃為危險缺陷，而應(yīng)力集中的部位按規(guī)范和標準要求允許存在的缺陷因擴展而被判為危險缺陷。聲發(fā)射法的這一特點原則上可以按新的方式確定缺陷的危險性。因此，在壓力管道、壓力容器、起重機械等產(chǎn)品的荷載試驗工程中，若使用聲發(fā)射檢測儀器進行實時監(jiān)控檢測，既可彌補常規(guī)無損檢測方法的不足，也可提高試驗的安全性和可靠性。同時利用分析軟件可對以后的運行安全做出評估。聲發(fā)射檢測的特點2.高靈敏度：AET技術(shù)對擴展的缺陷具有很高的靈敏度。其靈敏度大大高于其它方法，例如，聲發(fā)射法能在工作條件下檢測出零點幾毫米數(shù)量級的裂紋增量，而傳統(tǒng)的無損檢測方法則無法實現(xiàn)。3.整體性：用一個或若干個固定安裝在物體表面上的聲發(fā)射傳感器可以檢驗整個物體。缺陷定位時不需要使傳感器在被檢物體表面掃描（而是利用軟件分析獲得），因此，檢驗及其結(jié)果與表面狀態(tài)和加工質(zhì)量無關(guān)。假如難以接觸被檢物體表面或不可能完全接觸時，整體性特別有用。例如：絕熱管道、容器、蝸殼；埋入地下的物體和形狀復(fù)雜的構(gòu)件；檢驗大型的和較長物體的焊縫時（如：橋機梁、高架門機等），這種特性更明顯。聲發(fā)射檢測的特點4.魯棒性：對于大多數(shù)無損檢測方法來說，缺陷的形狀和大小、所處位置和方向都是很重要的，因為這些缺陷特性參數(shù)直接關(guān)系到缺陷漏檢率。而對聲發(fā)射法來說，缺陷所處位置和方向并不影響聲發(fā)射的檢測效果。聲發(fā)射法受材料的性能和組織的影響要小些。例如：材料的不均勻性對射線照相和超聲波檢測影響很大，而對聲發(fā)射法則無關(guān)緊要。因此，聲發(fā)射法的使用范圍較寬（按材料）。例如，可以成功地用以檢測復(fù)合材料，而用其它無損檢測方法則很困難或者不可能。5.易用性：使用聲發(fā)射法比較簡單，現(xiàn)場聲發(fā)射檢測監(jiān)控與試驗同步進行，不會因使用了聲發(fā)射檢測而延長試驗工期。檢測費用也較低，特別是對于大型構(gòu)件整體檢測，其檢測費用遠低于射線或超聲檢測費用。且可以實時地進行檢測和結(jié)果評定。6局限：聲發(fā)射特性對材料甚為敏感，又易受到機電噪聲的干擾，因而，對數(shù)據(jù)的正確解釋要有更為豐富的數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場檢測經(jīng)驗；聲發(fā)射檢測，一般需要適當?shù)募虞d程序。多數(shù)情況下，可利用現(xiàn)成的加載條件，但有時，還需要特作準備；聲發(fā)射檢測目前只能給出聲發(fā)射源的部位、活性和強度，不能給出聲發(fā)射源內(nèi)缺陷的性質(zhì)和大小，仍需依賴于其它無損檢測方法進行復(fù)驗。聲發(fā)射檢測的特點聲發(fā)射檢測方法其它常規(guī)無損檢測方法缺陷的增長／活動缺陷的存在與作用應(yīng)力有關(guān)與缺陷的形狀有關(guān)對材料的敏感性較高對材料的敏感性較差對幾何形狀的敏感性較差對幾何形狀的敏感性較高需要進入被檢對象的要求較少需要進入被檢對象的要求較多進行整體監(jiān)測進行局部掃描主要問題：噪聲、解釋主要問題：接近、幾何形狀聲發(fā)射與其它無損檢測技術(shù)對比聲發(fā)射技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域靜力強度試驗：大型壓力容器等；泄漏監(jiān)測：石油管道，壓力容器；結(jié)構(gòu)監(jiān)測：過程監(jiān)測：機械加工，焊接過程，軸承狀態(tài)；材料測試：復(fù)合材料，鋁合金等。壓力容器和貯罐的AE監(jiān)測聲發(fā)射(AE)檢測技術(shù)是一種評估壓力容器、貯罐及結(jié)構(gòu)狀況的新方法。許多規(guī)范和標準(ASME、ASTM、DOT)為聲發(fā)射檢測容器提供了依據(jù),從運輸用的煤氣桶和鐵路罐車到30000噸貯罐。這種方法用探頭探測從惡化的結(jié)構(gòu)中加載時發(fā)出的高頻信號,這些信號可能來自局部的高應(yīng)力點(塑性屈服)、裂紋增長或腐蝕產(chǎn)生的斷裂等能量釋放。聲發(fā)射檢測通常是在控制增加操作壓力或保壓期間、或冷卻或控制溫度變化即熱應(yīng)力區(qū)期間進行是最有意義的。只關(guān)心活動的缺陷和惡化結(jié)果的聲發(fā)射,而不隨時間變化反應(yīng)緩慢的缺陷是不威脅結(jié)構(gòu)完整性的。冷卻過程監(jiān)測對于有一定壁厚的高溫壓力容器,冷卻過程的溫度變化造成的溫度應(yīng)力會帶來很大的破壞性,在這種情況下,可用聲發(fā)射來監(jiān)測。在一些聲發(fā)射試驗中已經(jīng)用過超過500個傳感器對大型結(jié)構(gòu)進行冷卻狀態(tài)的聲發(fā)射監(jiān)測,根據(jù)聲發(fā)射方法所提高的檢測維修時效,最大限度地減少設(shè)備停機時間。新壓力容器檢測傳統(tǒng)的做法是:新壓力容器只在最初打水壓前進行檢測,然后直到經(jīng)過一定服役期前不再檢測。這意味著在初次水壓過程中所產(chǎn)生的缺陷也要經(jīng)過一段服役后維修時才能發(fā)現(xiàn),所以這種缺陷很難確認是制造缺陷還是使用后造成的缺陷。但聲發(fā)射通過對新容器水壓實驗的監(jiān)測,可以幫助人們的區(qū)分各種缺陷,以掌握投入使用前的容器情況,這些情況更可用于服役后檢測時的比較參考。聲發(fā)射用于球罐監(jiān)測為大型球罐和系統(tǒng)監(jiān)視,探頭檢測到的聲發(fā)射信號取決于布置的方法,因此無損定位檢測方法可直接用到有問題的區(qū)域,以便增加它們的經(jīng)濟效益。例如一個20米的球罐一般需要40個標準探頭提供全方位的和全面的檢查,費用可能減少達80%。聲發(fā)射用于在線檢測對于大部分貯罐可以實施在線檢測,或者充滿產(chǎn)品之一的,包括煤氣進入氣化,控制溫度(以及此后的汽化壓力),或其它壓力參數(shù)。容器操作時的應(yīng)力必須遠遠小于設(shè)計允許的一個安全增量,并使它在以前12個月內(nèi)的最大應(yīng)力值以上。聲發(fā)射：大大減少檢測成本恰當?shù)氖褂寐暟l(fā)射技術(shù),不但可以大大減少維修費用,更可以為工廠設(shè)備的更完善使用提供有力依據(jù);而且還可大大減少停機時間。對于典型的球罐檢測AE方法的費用是組裝內(nèi)部腳架進行100%磁粉檢測費用的20%。AE信號處理面臨的困難與其它任何無損檢測方法不同的是，AE信號處理技術(shù)面臨的最大難題，或最大困惑首先是AE源的多樣性、信號本身的突發(fā)性和不確定性。在進行超聲或渦流檢測時，人們可以準確地知道注入被檢材料中信號的特征（幅度、頻率、波形等），并由此可知道接收信號的相應(yīng)特征或應(yīng)當發(fā)生的變化。困難所在而對于AE檢測技術(shù)而言，情況卻完全不同。不同的AE源機制可以產(chǎn)生完全不同的AE信號，而人們對AE源機制的認識總是受到這樣那樣條件的限制。因此，說極端一點，檢測人員有時幾乎不知道真正的AE信號究竟應(yīng)當是什么樣子。其次，AE信號的瞬態(tài)性和幾乎不可重復(fù)性增加了對其認識的困難。另外，聲信號傳輸途徑的影響是一個完全不容忽視的因素，但問題在于，這種傳輸途徑又是同AE源位置、被檢測對象性質(zhì)（材料材質(zhì)、材料形狀和幾何尺寸）、聲耦合劑特征、接收傳感器位置等諸多因素有關(guān)。AE信號的例子AE信號的例子另一困難AE信號處理技術(shù)面臨的另外兩大困難是AE信號的微弱性（但又完全可以是寬動態(tài)范圍）和干擾噪聲的多樣性。因此，在AE技術(shù)發(fā)展史上，各種可能的信號處理技術(shù)都曾被嘗試過。可以毫不夸張地說，在現(xiàn)有的各種無損檢測方法中，AE檢測技術(shù)所涉及到的信號處理內(nèi)容應(yīng)當是最廣泛、最全面的。在了解了這一點之后也就不難理解，為什么會有如此眾多的AE信號處理方法。干擾噪聲分析雖然各種檢測方法都面臨干擾噪聲問題，但由于聲發(fā)射是用于動態(tài)監(jiān)測，它所面臨的噪聲干擾問題就特別嚴重，甚至是其它方法無法比擬的。在許多情況下，例如當利用AE進行疲勞裂紋擴展監(jiān)測、對正在運行中的設(shè)備狀況進行監(jiān)測和對行駛中的汽車的傳動軸和轉(zhuǎn)向節(jié)進行動態(tài)監(jiān)視時，外部干擾噪聲都可能遠大于人們感興趣的