压力容器安全技术基础知识讲座(十二) 第十二讲 压力容器的声发射检测

一、原理声发射检测是接收构件受载时内部缺陷由于屈服,开裂、裂纹扩展等而产生的应力波,并对应力波信号(即声发信号)进行分析处理,从而获得产生声发射信号的缺陷情况。描述声发射信号特征的参数主要有幅度、能量、上升时间,持续时间,振铃计数等,其意义见附图。其中能量参数是反映声发射信号的幅度和持续时间的综合值。     

单轴压缩条件下预制裂纹红砂岩试样声发射特征研究*

为研究单轴压缩条件下预制裂纹红砂岩试样声发射特征,运用伺服压力机、声发射系统对砂岩试样进行单轴压缩试验,结合声发射特征参数与应力时间关系,对砂岩试样变形失稳破坏过程进行分析,并在相同加载方式下分析不同裂纹角度对砂岩试样变形破坏特征的影响。结果表明:砂岩试样破坏过程按力学性质可分为压密、弹性变化、塑性变化及峰后残余4个阶段,预制裂纹对试样的峰值应力有显著降低作用;声发射信号可分为平静期、上升期、波动期3个阶段,信号与砂岩试样破坏过程存在良好对应关系,不同角度预制裂纹对应的声发射信号特征不同,平静期45°裂纹试样声发射事件相对较活跃,振铃累积率相对最高,0°裂纹试样最早进入声发射波动期;在相同加载方式下,声发射信号参数RA值受裂纹角度影响较大,可以利用声发射信号RA值的演化判断岩石材料中裂纹方向与荷载方向的关系。     

缓冲气体球罐声发射检测案例分析

通过对容积为1000m~3的某缓冲气体球罐进行在线声发射检测,通过综合分析其在升压和保压过程中的裂纹声发射信号特征,并利用诸如TOFD、UT等无损检测方法进行复验,确定缺陷的类型和几何尺寸,并结合对缺陷形成原因的推理,最终完成对球罐的安全评价。     

面向储罐声发射检测的信号分析技术研究

为提高非专家检测人员执行储罐声发射检测后评价的准确度,综合分析检测过程中常见的噪声类型,提出基于小波分析和模式识别的声发射信号处理方法;设计Q235B板三点弯曲、砂纸打磨、橡胶手柄敲击和电噪声试验,并收集新声发射波形特征量分析试验数据,获取不同类信号特征;结合提出的信号处理方法和新特征量,聚类分析大样本数据以区分不同类型声源。结果表明:所提方法可以定量反映声发射波形的突发性,能够解决声发射信号类型的识别问题;该方法还可提取有效声发射信号典型特征,并保留关键频带小波系数来重构波形,适用于储罐的声发射检测。     

声发射技术在储罐腐蚀检测中的应用综述

声发射是一种前景广阔的油罐无损检测方式,具有时间短、成本低、操作方便等优点。本文综述了几种常规储罐无损检测技术的基本原理,总结了储罐声发射检测的国内外研究进展,指出开展声发射检测的实施条件、声发射信号特征与材料腐蚀行为之间的内在关系、声发射信号的降噪、特征提取和声发射源识别是将来储罐声发射研究的重要方向,为将来深入开展相关研究提供了一定参考。     

声发射并行检测技术在吸附塔检验中的应用

为了实现10台吸附塔缺陷动态检测,提高检验的效率,采用声发射并行检测技术对两台吸附塔进行声发射同时检测。在吸附塔升压和保压过程中,对声发射信号进行监测。在排除各种噪声源的干扰后得出:10台吸附塔在一次加压检测过程均未检测到有活性的缺陷存在,说明吸附塔安全状况良好,可以安全使用,无须进行第二次加载检测。声发射并行检测技术是可行的,检测结果可靠,可以有效地提高声发射检测的效率。     

缺陷和残留缺陷的概率计算方法

1 引言 在金属构件焊接接头中,裂纹是最危险的缺陷,也是构件破坏最主要的原因之一。裂纹可分为内部裂纹和表面裂纹,而表面裂纹比内部裂纹的危害性更大,构件的表面裂纹在应力和介质等作用下更容易扩展。国内外构件因表面裂纹破坏失效而引发事故的事例是很多的。 磁粉探伤是把强磁性材料磁化后,利用     

峰值前后多次加载下煤样声发射特征

掌握峰值前后多次加载下煤样声发射变化规律,对研究煤矿开采中不同变形部位煤岩裂缝演化至关重要。利用RMT-150B型岩石力学实验系统以及CDAE-1全数字化声发射检测及分析系统,采取焦作矿区煤样进行了峰值前后多次加载下的应力-应变-声发射测试实验。测试结果显示:首次加载时声发射参数呈现“渐变性”的变化特征,随后加载时声发射变化呈现“分段性”特征。并且随着加载次数的增加煤岩的Felicity效应逐渐增强,体现了煤岩记忆的超前性。同时,随着加载次数的增加,煤样时间-声发射曲线较时间-应力曲线的滞后性逐渐增强。这些特征的研究可以为煤矿井下地质灾害的监测、预测提供指导。     

油气水分离器声发射检测的初步实践

本文简单介绍了声发射的工作原理和技术特征。结合声发射技术特点,针对油气水分离器的结构特征,提出了用声发射检测的平面定位方案。讲述了检测前的准备工作;通过采用两次加载,对比两次实验中的采集数据,结合凯塞尔效应的原理,综合分析了检测中的噪声来源,指出从保压阶段的采集数据中提取有效信号,并根据有效信号判断缺陷的性质。最后给出检测结果和提出目前在油气水分离器检测中急需解决的问题和工作方向。     

隔水管脉动冲击疲劳损伤磁记忆检测试验研究

为研究深水钻井过程中隔水管疲劳失效的检测问题,将磁记忆技术应用于隔水管疲劳损伤检测。选用典型隔水管材料X80开展脉动冲击疲劳损伤磁记忆检测试验,使用光学显微镜观测试样表面形貌并测量裂纹长度;采集试样表面切向磁记忆信号并提取特征参数,建立基于磁记忆技术的疲劳损伤定量评估方法。研究结果表明:对比显微观测结果,切向磁记忆信号特征参数变化能够实现对疲劳损伤进程的准确表征且能够准确地检测裂纹的萌生及失稳扩展;切向磁记忆信号波谷值绝对值和梯度峰峰值绝对值均与裂纹长度呈线性递增关系。该方法可为进一步研究基于磁记忆技术的隔水管疲劳损伤早期诊断方法提供理论与数据支撑。     

循环载荷下煤样变形及声发射特征试验研究

为预防煤岩动力灾害,有必要研究煤样在疲劳破坏过程中应力水平对裂隙演化的影响。采用岩石力学试验机与全信息声发射信号分析仪组成的试验系统,研究不同应力水平循环作用下煤样的变形和声发射特征,并探讨声发射参量与裂隙演化的关系。结果表明:在等幅循环载荷下,煤样的变形过程有减速、匀速和加速3个阶段,滞回曲线呈现疏-密-疏的变化规律,并且滞回环的疏密程度及疲劳寿命与上限应力水平正相关;循环过程中煤样的声发射特征也表现出明显的阶段性,可分为降低、稳定和升高阶段,且应力水平越高,各阶段的声发射活动越剧烈;与声发射活动呈现的阶段性特征相对应,煤样裂隙演化过程可分为初始损伤、微裂纹稳定发展、裂纹贯通破坏阶段,并且随应力水平的增高,单次循环中煤样裂纹的萌生和扩展发育越快。     

岩体声发射特征现场测试

在矿山井下巷道中采用静态胀裂剂破裂岩体、检测记录这一过程中的声发射（AE）信号。结果表明,岩体声发射活动峰值宏观裂纹出现,声发射信号频谱分布范围宽广,信号在岩体中传播时衰减十分迅速。     

金属压力容器水压试验声发射检测

通过对容积为504．94m3的某型号压力容器出厂前水压试验的声发射检测,分析了其在升压和保压过程中的声发射信号特征及其来源。结合AE信号参数、波形及定位图分析,对该容器进行了声发射活性评价,确定需要后续复检的强活性区域。文章为压力容器的声发射检测和安全评价提供了理论指导和参考数据。     

声发射技术在在用压力容器检验中的应用

我国现有在用压力容器96万多台,对压力容器进行定期检验是确保其安全运行的必要手段。劳动部锅炉压力容器检测研究中心刘时凤、万耀光等人完成的《声发射技术在在用压力容器检验中的应用》科研成果,可以加快压力容器检验速度,提高查找事故隐患的能力,降低检验成本。1991年,这项成果获得了第三次劳动保护科学技术进步二等奖。 压力容器在受载过程中(通常是水压试验过程中),由于焊接缺陷的早期活动发展,如开裂、裂纹扩展、局部屈服等,会产生和发射应力变波。声发射技术就是通过藕合在容器表面上的探头,接收到这些裂纹所发射的弹性波,并将其转…     

外力作用下管道内表面缺陷处裂纹扩展研究

为提高油气管道安全风险评估的准确性,以含内表面缺陷管道为研究对象,利用ABAQUS软件线弹性及弹塑性分析不同尺寸缺陷对裂纹萌生特征的影响;采用扩展有限元法,建立管道3点弯曲模型与全尺寸静载物理试验,并非线性拟合裂纹扩展尺寸,研究内表面缺陷处裂纹扩展情况。研究结果表明:内表面缺陷中心处极易萌生裂纹,随着缺陷尺寸的增大,裂纹萌生所需外力在缺陷相对长度为0.08、相对深度为0.4时的增长趋势变化较大,且缺陷深度对裂纹萌生的影响更大;对比数值模拟与全尺寸物理试验,发现在小于70 mm位移载荷或147.25 kN外力下裂纹尺寸快速扩展,之后呈变缓的趋势;非线性拟合裂纹尺寸,得到较为准确的裂纹扩展尺寸的预测结果。     

Q235低碳钢的点腐蚀声发射检测实验研究

本文搭建了基于美国物理声学公司生产的微型SAMOS声发射监测系统的实验平台,对压力容器常用金属材料Q235低碳钢点腐蚀过程中产生的声发射信号进行了实验测量。通过研究,对金属材料点腐蚀过程的声发射检测及信号处理方法有了较为全面的认识,为声发射技术在腐蚀监测方面的进一步研究及应用提供了有价值的参考。     

声发射技术在大吨位起重搬运系统安全检测中的应用

本文介绍了某企业起重搬运系统主要构件的声发射检测情况,分析了构件的力学特性与声发射检测方法的选择,可以为其他大型设备的结构整体安全评价提供借鉴。     

车载气瓶用复合材料三点弯曲声发射特性研究

以WDW-100万能试验机和SAMOS声发射检测仪器搭建试验平台,对车载气瓶用玻璃纤维复合材料试件进行三点弯曲声发射特性研究。对采集到的声发射信号进行参数分析,并研究其损伤机理,得到玻璃纤维试件损伤产生、发展直至最终破坏整个过程所呈现出来的声发射特征,辨别出试件失效过程中不同的损伤模式和损伤阶段,为评价玻璃纤维复合材料的质量和安全性提供一定的依据。     

几种油气输送管材料的疲劳特性与管道寿命预测

针对油气输送管道的疲劳问题,选择管道工程中常用的螺旋缝埋弧焊管(SSAW)、高频电阻焊管(ERW)和直缝埋弧焊管(UOE)3种材料采用小试样对不同区域(管体、焊缝、热影响区)的疲劳裂纹扩展特性进行测试与对比研究.同时,采用自行研制的油气输送管全尺寸实物疲劳试验系统对含裂纹类缺陷的X60 SSAW焊管进行了水压实物疲劳试验,对含表面裂纹缺陷的输送管在承受内压疲劳载荷下表面裂纹的扩展规律进行了探索研究.建立了小试验疲劳试验与管道实物疲劳试验结果的相关性.该研究结果为管道的抗疲劳设计与评价、在役管道疲劳寿命的预测和检测周期的确定提供了依据.     

油气储罐罐壁焊缝静载拉伸检测试验研究*

为建立磁记忆信号与罐体焊接缺陷演变的对应关系,获得以非接触方式检测焊缝处的磁记忆信号来实现对罐体的早期预警和无损检测技术,开展罐壁焊缝试样静载拉伸试验,研究油气储罐在静载拉伸过程中焊缝的磁记忆信号变化规律,并结合有限元模拟仿真进行磁场分布规律的分析。结果表明:磁记忆信号梯度值会在焊缝缺陷处产生突变;随着裂纹深度的增加,磁记忆信号梯度峰峰值呈线性增加,并且峰值随着拉伸载荷的增加而线性增加。