声发射检测(AT)--一种新型的动态无损检测

楼主:隔着纱窗看晓雾 时间:2018-01-26 13:44:15 点击:273 回复:9
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  导读:无损检测概述——NDT (Non-destructive testing),就是利用声、光、磁和电等特性,在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。

  一、什么是无损检测
  无损检测是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,其重要性已得到公认。我国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。

  二、常用的无损检测方法
  无损检测方法很多,据美国国家宇航局调研分析,其认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下七种,也就是我们所说的常规的无损检测方法:
  目视检测 Visual Testing (缩写 VT)
  超声检测 Ultrasonic Testing(缩写 UT)
  射线检测Radiographic Testing(缩写 RT)
  磁粉检测 Magnetic particle Testing(缩写 MT)
  渗透检测 Penetrant Testing (缩写 PT)
  涡流检测Eddy current Testing ( 缩写ET )
  声发射检测Acoustic emission Testing(缩写AT)
  接下来我就重点讲一下声发射检测(AT)的优势和应用领域及发展趋势。

  我是一名即将毕业的应届毕业生,在校所学的专业是"机械设计制造及其自动化",说起来也许和大多数高中毕业生一样,当初选专业的时候根本不知道要选什么,自己分数有很尴尬,于是就稀里糊涂的选了个这样的专业,当时心里就想,这个专业至少以后找工作不能吧,毕竟现在中国是一个制造业大国,可事与愿违,现实与梦想总是存在着差距的。作为一个普通二本院校的毕业生,那些大企业根本瞧不上,而那些小企业自己又不想去,造成了一种高不成低不就状态,我想目前全国应届毕业生中有很多是和我一样的吧。于是在今年的毕业实习的一次校招中,由于投保了很多机械类的大型企业都没人要,小型企业自己又看不上的情况下,眼看同学们都走光了,自己记得像热锅上的蚂蚁,真想赶快找一家公司,先把实习给过了再说。只要待遇过得去就行,当时心里是这么想的。不知道有多少人是抱着我这种心态找到第一份工作的?
  然而一次偶然的机会,长沙鹏翔电子科技有限公司来到了我们学校招聘,到了这个时候校招已经是快接近尾声,于是我抱着是吗当做活马医的心态,去听了一下讲座。当时来我们学校来招聘的就是长沙鹏翔的老总,由于老总是做技术出身所以对声发射检测(AT)这个行业讲的很清楚,我也听得很入迷,在听讲座的过程中,粗略的了解到声发射检测是一种新型的无损检测技术,由于公司的定位是从设备仪器的设计--制造--生产--销售--售后,一条龙服务。在老总跟我们讲完后,我就心想既然这样,我学的机械行业的制图还是可以用的上的,好歹也和机械沾上点边,待遇也还不错,于是就稀里糊涂的进了这个行业。
  由于是跨专业,什么都不懂,都要从头学起,但是万丈高楼平地起,刚入这个行业主要是看资料、学习基础知识,对于我来说简直是煎熬(对了前面忘记说了,我应聘的是销售岗位),而且还要熬两三个月。心想,这可怎么过啊。但是也没办法,只能硬着头皮熬下去。现在到这里也快连个月了。基础知识也学的差不多了,接下来就是等待客户咨询,接单。具体问题要到具体实践中才能解决的了,正所谓——读万卷书,不如行万里路。所以总想写点什么东西,既给自己一个总结,也给大家分享一下我的经历,又给后来者提供一个选择行业的参考,还和同行之间进行交流交流,大家一起分享一下心得。

  说了这么多,还是进入正题吧!!

  一、首先说说声发射在无损检测当中的优势
  1、声发射是一种动态检测方法,声发射探测到的能量来自被测试物体本身,而不是像超声活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,他能探测到在瓦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最高工作压力;
  8、由于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。

  由于声发射检测是一种动态检测方法,而且探测的是机械波,因此具有如下的特点:
  1、 声发射特性对材料甚为敏感,又易受到机电噪声的千扰,因而,对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验;
  2、 声发射检测,一般需要适当的加载程序。多数情况下,可利用现成的加载条件,但有时,还需要特作准备;
  3、 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。

  声发射检测方法和其它常规无损检测方法的特点对比

  声发射检测方法 其它常规无损检测方法

  缺陷的增长/活动 缺陷的存在
  与作用应力有关 与缺陷的形状有关
  对材料的敏感性较高 对材料的敏感性较差
  对几何形状的敏感性较差 对几何形状的敏感性较高
  需要进入被检对象的要求较多 需要进入被检对象的要求较少
  进行整体监测 进行局部扫描
  主要问题: 接近、几何形状 主要问题: 噪声、解释
  *因为不知如何打表格,所以只能这样了,大家见谅。

  二、目前声发射检测(AT)的应用领域
  声发射检测技术不同于其他无损检测技术,他对动态缺陷敏感,可以实现实时的在役检测,可及早的进行破坏预报。因此,得到了广泛的应用。
  1、 压力容器的声发射检测
  压力容器检测是目前声发射技术在中国开展应用最成功和普遍的领域之一,人们已经对现场压力容器的声发射源进行了详细的研究工作,通过大量的试验和现场应用,使这一方法已达到成熟,制定了国家标准。
  声发射技术和大量的科研成果在我国压力容器检测中成功的推广和应用,一方面及时排除了大量带缺陷运行的压力容器的爆炸隐患,降低了恶性事故的发生,确保了这些压力容器的安全运行,取得了重大的社会效益;另一方面,声发射检测大大缩短了压力容器的检验周期,并减少了盲目返修和报废压力容器所带来的损失,为广大压力容器用户带来了巨大的经济效益,这种检验方法深受广大压力容器用户的欢迎。
  2、 航空航天工业中的应用
  早在二十世纪八十年代初,国内有关单位就进行了飞机机翼疲劳试验过程中的声发射监测研究,并在信号处理和识别技术方面积累了宝贵经验。空军第一研究所在某型飞机的全尺寸疲劳试验过程中(飞行长达16000 小时),用声发射技术对其主梁螺孔和隔框连接螺栓等部位疲劳裂纹的形成和扩展进行了跟踪监测,历时之长和积累数据之丰富都是前所未有的。他们利用了声发射参数组成多维空间的一个特征矢量,成功进行了疲劳裂纹产生的声发射信号识别。除利用这种多参数识别方法外,还利用趋势分析和相关技术等方法对信号进行处理,建立了一套较完整的信号识别和处理体系。
  3、 复合材料的声发射特性研究
  声发射技术目前已成为研究复合材料断裂机理和检测复合材料压力容器的重要方法。中科院沈阳金属所、航空621 所、航天703 所和44 所在这些领域做了大量工作,尤其是44所作了大量复合材料压力容器的声发射检测,并起草了内部的检测与评价标准。目前采用声发射技术已能检测每根碳纤维或玻璃纤维丝束的断裂及丝束断裂载荷的分布,从而评价它们的质量。声发射技术还可以区分复合材料层板不同阶段的断裂特性,如基体开裂、纤维与基体界面开裂、分层和纤维断裂。另外,我国也有人采用声发射技术研究碳纤维增强聚酰亚胺复合材料升温固化的特性。
  4、岩石的监测和应力测量
  声发射现象的观测起源于地震的监测,现今广泛地用于岩石的监测和地质与石油钻探中的应力测量。冶金部武汉安全环保研究院近20 年来一直开展矿山和大型水坝岩石塌方的监测研究和应用工作,近几年一直在长江三峡大坝对一些关键部位的岩石活动情况进行监测,为三峡大坝的建设提供了重要依据。中国科学院地质研究所利用岩石的KAISER 效应测量古岩石的应力,以研究远古时期地质的变化情况。北京石油勘探开发设计院和北京石油大学采用声发射技术测量岩芯的主应力方向,达到确定油田最大水平应力方向的目的。这些成果已用在我国油田生产和开发上,取得了明显的经济效益。
  5、 在机械制造过程中的监控应用
  声发射应用于机械制造过程或机加工过程的监控始于二十世纪七十年代末,我国在这一领域起步早、发展快。早在1986 年国防科技大学等单位就进行了用声发射监测机加工刀具磨损的研究工作。现在,一些单位已研制成功车刀破损监测系统和钻头折断报警系统,前者的检测准确率高达99%。根据刀具与工件接触时挤压和摩擦产生声发射的原理,我国还成功研制出了高精度声发射对刀装置,用以保证配合件的加工精度。九十年代,有些部门已开始用人工神经网络进行刀具状态监控、切削形态识别与控制以及磨削接触与砂轮磨损监测等。 6、 铁路焊接结构疲劳损伤的监测 我国铁路部门对高速列车转向架构架模拟梁的焊接结构进行了声发射监测试验,采用声发射多参数分析技术监测了焊接梁疲劳试验的全过程,得到了构件疲劳损伤各阶段与声发射特征之间的关系,准确的监测到焊接梁中焊缝和应力集中处的裂纹萌生及扩展过程。所用方法可进一步用来确定构件的损伤程度,并有可能应用到铁路桥梁疲劳损伤监测中。
  7、 泄漏监测
  带压力流体介质的泄漏检测是声发射技术应用的一个重要方面,国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心、冶金部武汉安全环保研究院和清华大学无损检测中心在国家“八五”和“九五”期间合作对压力容器和压力管道气、液介质泄漏的声发射检测技术进行了研究,取得的科研成果目前已在一些石化企业的原油加热炉和城市埋地燃气管道的泄漏监测得到成功应用。核工业总公司武汉核动力运行研究所,于九十年代中期从美国进口了36 通道声发射泄漏检测仪器,专门用于我国核电站的泄漏检测,目前已进行了大量研究和应用工作。国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心和大庆石油学院也分别开展了大型油罐底部声发射泄漏检测的研究和应用工作,初步取得了成功。
  8、 磁声发射研究
  我国于 1984 年由武汉大学首先开展铁磁性材料磁声发射的研究工作,随后北京科技大学和华中科技大学也相继开展了磁声发射的研究工作。武汉大学以多晶和单晶硅钢材料对磁声发射的机制进行了详细研究,并在世界上首次提出1800 磁畴壁的运动也可以产生很大的磁声发射信号,他们提出了磁畴壁内磁化矢量的逐渐旋转运动会产生弹性波的模型,这可认为是对一般公认的磁声发射产生机制的完善和补充。北京科技大学将磁声发射与磁巴克豪森效应想结合,开发出可以测量焊缝残余应力的仪器。

  三、目前急需解决的问题和发展趋势
  我国的声发射检测技术从实验室研究到目前在许多工业领域得到成功应用,从最初模拟式单通道声发射仪到目前已全数字化全波形多通道声发射仪,从十几个从业人员到目前数千人的科研和检验队伍,所有这些都是我国声发射研究和检测人员共同努力的结果。虽然我国的声发射检测技术取得了很大进展,但今后还需解决的问题和发展方向为:

  1、在广义声发射的产生机理、复杂条件下波的传播规律、材料的高低温声发射特性、电磁声发射、新的声发射信号分析方法等基础理论领域开展研究,为声发射检测技术的工程应用提供理论依据。 2、在仪器和软件开发方面,进一步提高声发射检测仪器的可靠性,开发高效的声发射信号数据分析与处理软件包。利用现代计算机无线(含有线)网络功能,研制允许用户远程操作及监视的声发射系统,并进行远程数据传输及诊断。
  3、加快声发射检测标准的制定和修订步伐,建立我国声发射检测的标准体系。加强我国声发射检测人员培训工作,提高声发射检测队伍水平。

  最后如果大家觉得感兴趣,欢迎关注我的微信公众号“PXtechnology专业声发射仪厂商”,里面有更多更精彩内容等着你!!


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作者:嗯哼大王的型 时间:2018-01-31 13:38:48
  声发射仪,可以尝试走出去,当然这需要国际物流的协助了,如果你愿意,Topworld随时乐意效劳
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