当物体(试件或产品〉受外力或内应力作用 时,缺陷处或结构异常部位因应力集中而产生塑性变形,其储存的一部分以弹性应力波 的形式释放出来,这种现象称为声发射。而用电子学的方法接收发射出来的应力波,进行处 理和分析以评价缺陷发生、发展的规律和寻找缺陷位置的技术统称为声发射技术。
声发射检测技术的特点:
是使被无损检测 的对象(缺陷〉能动地参加到检测过程中,它是利 用物体内部的缺陷在外力或残余应力作用下,本身能动地发射出声波来判断发声地点(裂 源)的部位和状况。根据所发声波的特点和诱发声波的外部条件,既可以解决缺陷的目前状 态,也能解决缺陷的形成过程和在实际使用条件下扩展和增大的趋势。
这是其他检测方法所 做不到的。由于声发射技术是一种动态检测方法,而且,声发射信号来自缺陷本身,因此, 根据它的强弱可以判断缺陷的严重性。一个同样大小、同样性质的缺陷,当它所处的位置和 所受的应力状态不同时,对结构的损伤程度也不同,所以它的声发射特征也有差别。明确了 来自缺陷的声发射信号,就可以长期连续地监视带缺陷的设备运行的安全性,这是其他检测 方法难以实现的。
除极少数材料外,金属和非金属材料在一定条件下都有声发射现象。所以,声发射检测 几乎不受材料的限制。
由于材料变形、裂纹扩展等的不可逆性质,声发射也有不可逆性。因此,要进行声发射 检测,必须首先解决材料受力的历史,或者在材料(构件〉第一次受力时进行超声波检测仪检测。声发射 的不可逆性称为凯塞尔效应。后来的研究者指出,放胥时间较久的压力容器,凯塞尔效应会 有若干恢复现象。
利用多通道声发射装甭,可以对声发射源进行定位。从而为大型构件,如锅炉、球罐和 化工容器等的检测带来方便。在利用声发射方法检出缺陷后,还可用其他无损检测方法加以 验证。
声发射技术的缺点和困难在于解释声发射源并不是一件简单的事情。它需要丰富的知识 和其他试验手段的配合。另一方面声发射检测环境常常有强的噪声干扰。虽然声发射技术中 已有多种排除噪卢的方法,但在某些情况下还会使声发射的应用受到限制。
声发射技术应用:
声发射技术应用的范围很广。目前比较成功的应用,主要是对压力容器的安全性评价。 包括出厂水压试验时的声发射监测,容器定期检修时水压试验的监测,以及压力容器运行过 程中的实时监测等。对于核反应堆压力容器及管道的监测和压力容器疲劳试验等方面也取得 了一定成就。
此外,声发射技术还可用作材料的疲劳、蠕变、脆断、应力腐蚀和断裂力学测试方面的 研究手段,也可用于焊缝监测和焊接过程的研究,纤维增强复合材料和陶瓷材料性能的研 究,以及用于大型结构设备、飞机、桥梁、混凝土大坝、海洋石油钻采平台等的安全监测; 声发射技术还可用来预报矿井崩塌和地震等意外事故的发生。总之,声发射技术在材料研究 和结构安全评价等方面,具有广阔的应用前景。 |