声发射技术在大型装卸设备安全评定中的应用

　　据统计,起重设备主要受力构件的安全隐患和缺陷占设备所有缺陷的11%[1],但是这些构件一旦发生失效,则会引起整个设备的失效,且此类设备的失效往往造成巨额损失。统计表明起重事故占我国全部工业企业伤害事故的20%左右。因此大型起重设备及装卸设备等的安全问题,越来越为人们所重视。但由于此类设备自身的特点,如结构复杂、庞大、环境恶劣等,使得常用的检测手段如射线、超声波、磁粉等检测方法要么无法检测,要么容易造成漏检,使得安全评定数据的来源受到了限制,从而不能实现有效的安全评定。

　　而随着声发射技术的不断发展完善,其在各领域的应用也日趋广泛,如应用于压力容器、管道、桥梁等的缺陷检测[2~7],尤其可用于大型设备的整体检测,但这些设备和装置在检测时大都处于静止状态。近来本课题组进行了声发射技术在大型起重装卸设备运动部件缺陷检测方面的尝试和研究,对

　　港口装卸大型设备翻车机和装船机进行了实时工况下的检测分析,获取了有效的设备关键部位的声发射信号,取得了较好的效果。此结果对后续的复查和寿命计算以及安全评定提供了重要依据。

　　1　声发射技术简介

　　声发射是材料在应力作用下发生微观活动而释放出应力波的一种物理现象。声发射检测技术就是利用材料声发射的原理对材料中动态活动缺陷进行检测的技术[8]。

　　声发射检测是被动接收缺陷声发射应力波,因此其监测范围仅仅和传感器的接收半径以及材料的声衰减和监测通道数相关,理论上声发射检测可以监视任何复杂的结构件,而不受被检件形状、尺寸的影响。但同时声发射对材料十分敏感,不同的材料由于其声发射特性不同会对声发射检测造成一定的影响,例如声发射对某些贫声材料和脆性材料的检测就存在很大的技术难度。但实际生产生活中碰到的绝大多数金属材料基本上都适合于声发射检测。图1为声发射检测原理图。

　　声发射检测相对于其他无损检测技术而言,具有动态、实时、整体、连续等特点,但另一方面,由于声发射产生的物理基础比较复杂和声发射波在材料中传播的复杂性决定了该技术易于受噪声的干扰,因此该技术的推广普及应用对检测人员分析水平和实践经验提出了较高的要求。近年来,声发射技术在缺陷模式识别和波形分析方面开展了很多研究工作,但实际检测实践中对缺陷的分析基本上还停留在定性分析上。由于声发射检测技术的4大特点使得该技术成为大型复杂构件在线普查和监视的重要手段,其结果可直接为后续重点检查和分析计算提供依据。