浅谈声发射检测诊断技术

    1　前言

    声发射检测技术是无损检测技术之一,与其他无损检测方法相比,声发射检测技术具有快速、动态、整体性监测的特点,用于设备的运行状态监测,尤其是对大型构件的整体性检测,更能表现出其经济、快速和合理的特点。工程上无损检测的目的是为了对检测对象的缺陷进行定位、定量和定性分析。人们声发射源的定位(线性、平面和空间)和定量(能量、幅度、活性等)方面都进行了较深入的研究,并且已经制定了相应的判别标准(如GB/T18182等)声发射(Acoustic Emission,简称AE)是材料或结构的某个局部区域或整体受外力或内应力作用发生塑性变形或破坏之际,将其内部所储蓄的应变能以瞬态弹性波的形式迅速释放出的一种物理现象(ANSI/ASTM E 610-77)。

    2 　声发射检测原理及特点

    声发射是指材料受内力或外力作用产生变形或者构件在受力状态使用时,以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射。实验表明,各种材料声发射的频率范围很宽,从次声频、声频到超声频,所以,声发射也称为应力波发射。多数金属材料塑性变形和断裂的声发射信号推断声发射源机构的技术称为声发射技术。

    声发射检测的原理如图1所示,从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面,引起可以用声发射传感器探测的表面位移,这些探测器将材料的机械振动转换为电信号,然后再被放大、处理和记录。固体材料中内应力的变化产生声发射信号,在材料加工、处理和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化,如位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化等等。人们根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。

    声发射检测方法在许多方面不同于其它常规无损检测方法,其优点主要表现为:¹声发射监测可以获得有关缺陷的动态信息,是一种动态检验方法,声发射探测到的能量来自被测试物体本身,当被测试物体结构或部件在受力情况下,利用声发射进行监测,可以知道缺陷的产生、运动及发展状态,并根据缺陷的严重程度进行实时报警。而不是象超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供,只能检测过去的状态,属于静态情况下的探伤。º声发射探测由于对被检件的接近要求不高,不受材料位置的限制。材料的任何部位只要有声发射,就可以进行声发射,就可以检测并确定声源的位置。而适于其它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;»灵敏度高。结构缺陷在萌生之初就有发射现象;¼不受材料限制。因为声发射现普遍存在于金属、塑料、陶瓷、木材、混凝土及复合材料等物体中,声发射探测在一次试验过程中,声发射检验能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态,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;因此得到广泛应用。½声发射检测目前只能给出声发射源的部位、活性和强度,不能给出声发射源内缺陷的性质和大小,仍需依赖于其它无损检测方法进行复验。