聲發(fā)射檢測技術(shù)在水利水電工程上的應(yīng)用

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聲發(fā)射檢測技術(shù)是一種動態(tài)的檢測技術(shù)，可提供缺陷隨荷載、時間、溫度等外變量而變化的實時或連續(xù)信息，適合于在線監(jiān)控及早期或臨近破壞預(yù)報?？山鉀Q常規(guī)無損檢測方法所不能解決的問題。通過水利水電工程上的應(yīng)用實例證明，聲發(fā)射檢測技術(shù)是水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備在線監(jiān)控和安全評估的有效手段。

　　材料中由于能量從局部源快速釋放而產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射（acoustic emission，簡稱AE）。聲發(fā)射是一種常見的物理現(xiàn)象，如地震波、巖石破碎、金屬開裂和折斷鉛芯等。各種材料聲發(fā)射信號的頻率范圍很寬，聲發(fā)射信號幅度的變化范圍也很大，以致于有些聲發(fā)射信號人耳可以聽到，而有些聲發(fā)射信號人耳聽不到。許多材料的聲發(fā)射信號強度很弱，需要借助專門的檢測儀器才能檢測出來。材料在應(yīng)力作用下的變形與開裂是結(jié)構(gòu)失效的重要機制。這種直接與變形和斷裂機制有關(guān)的源，稱為聲發(fā)射源。用儀器探測、記錄、分析聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射檢測（acoustic emission testing 簡稱AET）技術(shù)。

　　AET技術(shù)在五十年代就開始應(yīng)用于材料研究。在六十年代開始應(yīng)用于無損檢測領(lǐng)域。我國則于七十年代開始應(yīng)用AET技術(shù)。AET技術(shù)已應(yīng)用的領(lǐng)域有：材料及力學(xué)方面的研究；汽車工業(yè)（汽車所有部件）；土木工程（橋梁、巖石、混凝土及水工建筑物安全性檢測等）；航空航天（機身各部件、引擎、衛(wèi)星太陽能板等）；大型變壓器局部放電檢測；環(huán)境試驗；核反應(yīng)堆；模態(tài)測試；一般工業(yè)（管路、軸承、壓力容器、球罐等）；焊接質(zhì)量檢測與監(jiān)控；吊車等空架結(jié)構(gòu)檢測；質(zhì)量管理（配合自動化生產(chǎn)線進行在線質(zhì)量控制）等。AET技術(shù)作為無損檢測的一種手段，其主要目的是：①確定聲發(fā)射源的部位；②分析聲發(fā)射源的性質(zhì)；③確定聲發(fā)射發(fā)生的時間或載荷；④按照有關(guān)的聲發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)評定聲發(fā)射源的嚴(yán)重性。另一方面，聲發(fā)射檢測技術(shù)也有一定的缺點和不足：聲發(fā)射檢測需要在特定荷載條件下進行，聲發(fā)射檢測目前只能給出聲發(fā)射源的部位、活度和強度，不能給出聲發(fā)射源處缺陷的性質(zhì)和大小，對超標(biāo)聲發(fā)射源，需要使用其它常規(guī)無損檢測方法（如：超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測等）進行局部復(fù)檢，以精確確定缺陷的性質(zhì)、位置和大小。

　　現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中規(guī)定的產(chǎn)品質(zhì)量（尤其是內(nèi)部質(zhì)量）要求，在很多情況下是根據(jù)常規(guī)無損檢測方法確定的。按常規(guī)無損檢測方法，只能檢測、顯示靜態(tài)的宏觀缺陷[也稱不連續(xù)性或不完整性，如裂紋、夾渣（雜）、氣（縮）孔、未融合、未焊透等]。現(xiàn)行的一般做法是，按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和標(biāo)書文件的要求，對檢出的缺陷進行定位、定量、定性（定性的方法目前尚不成熟，超聲檢測定性尤差）和等級評定，以確定是否合格和驗收。這種靜態(tài)的檢測評定方法更多評價的是產(chǎn)品制造工藝和質(zhì)量控制的水平，而對于產(chǎn)品的安全性和可靠性往往沒有多少直接關(guān)系；事實上，只有擴展的、尺寸增大的和最終導(dǎo)致破壞的不完整性（如裂紋的萌生和擴展）才認(rèn)為是危險的。

　　AET技術(shù)具有以下特點（優(yōu)點），在很多情況下與其它無損檢測方法相比這些特點表明了它的優(yōu)越性。

　　1.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，這意味著與缺陷尺寸無關(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(biāo)準(zhǔn)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。