利用声发射技术监测螺栓

一、基本原理

声发射检测的原理，从声发射源发射的弹性波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。

声发射波的频率范围很宽，从次声频、声频直到超声频，可包括数Hz到数MHz；其幅度从微观的位错运动到大规模宏观断裂在很大的范围内变化 ，按传感器的输出可包括数μV到数百mV,不过，多数为只得用高灵敏传感器才能探测到的微弱振动。用灵敏的传感器，可探测到约为10-11 mm表面振动。图1为声发射信号流程图。

图1声发射信号处理流程图

声发射检测的主要目的是：①确定声发射源的部位；②分析声发射源的性质；③确定声发射发生的时间或载荷；④评定声发射源的严重性。一般而言，对超标声发射源，要用其它无损检测方法进行局部复检，以确定缺陷的性质与大小。

二、声发射技术的特点

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，而不是象超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供；  

(2) 声发射检测方法对线性缺陷较为敏感，它能探测到在外加结构应力下这些缺陷的活动情况，稳定的缺陷不产生声发射信号；  

(3) 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；

(4) 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；  

(5) 由于对被检件的接近要求不高，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；

(6) 对于在役压力容器的定期检验，声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产；

(7) 对于压力容器的耐压试验，声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的高工作压力；

(8) 由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它方法受到限制的形状复杂的构件。

三、声发射检测现场要求

4.1声发射特性对材料甚为敏感，又易受到机电噪声的干扰

4.2声发射传感器直接或者间接耦合到被测对象

4.3声发射为动态监测过程，要求有外部激励源存在，如压力的改变等

四、仪器的布置

图2 仪器布置示意图

五、安装概述

  6.1 依据被位置的实际情况，确定传感器的安装间距及位置

  6.2 传感器拟安装位置的位置需要打磨，至少去掉表面漆

  6.3 管线及表面的处理，保证波导杆的安装固定及声耦合良好

 6.4连接声发射硬件及固定相关附件

六、信号处理

主要依据 NB/T 47013.9-2012(JB/T4730.9)承压设备无损检测 第9部分：声发射检测

七、后期处理

以声发射定位结果或者报警位置为参考，对出现疑似损伤信号的某几根螺栓进行无损检测方法的复验

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