声发射技术与压力容器的无损检测和评定
孙景泉 袁善峰
(辽河油田设计院)
摘 要
从声发射技术应用的角度扼要地介绍声发射技术的发展概况，以及它在材料研究与无损检测中所起的作用。重点列举了声发射技术在压力容器无损检测与在线监控中应用方法及特点。指出了声发射技术在石油化工行业中对压力容器等设备安全服役评定的指导意义。
关键词 声发射 容器 检测 评定
1 前言
受力固体，由于其内部缺陷的存在，或微观结构的不均匀，导致局部应力集中，造成不稳定的应力分布。这种不稳定的高能状态必然要过渡到稳定的低能状态。这个过程是以塑性流变，快速相变，裂纹的产生、扩展直至断裂而完成，这是一种应变能的释放过程。这种迅速释放能量而产生瞬态应力波的现象称为声发射。声发射技术是观测材料发生塑性变形时位错行为和微裂纹发生与发展的新手段，同时又是受载结构件无损检验和安全监测的有效方法。在材料研究部门及各工业领域中得以广泛应用。声发射检测的基本原理就是利用藕合在试样或结构表面上的压电晶体换能器，将材料内声发射源产生的弹性波转变为电信号，然后应用灵敏的电子仪器将这些电信号加以放大和处理使之特性化，并加以显示和记录，从而获得材料内声发射源的动态信息。反之，通过分析检测过程中声发射仪所获得的声发射信号的特征和各种统计参量数据，可以推断材料内部的缺陷状态及严重程度，从而对结构的完整性进行综合评定。若考虑背景噪声和其他辅助信号则声发射检测原理见图1[1]。
由于声发射检测是在动态下进行的，因此在许多方面不同于其他的常规无损检测方法其优点主要表现为[1-6]：
(1)声发射检测无论从微观还是宏观的角度分析，都可以认为是一种动态的检测方法。声发射检测可以实时地获得关于活动缺陷本身的动态信息。这是声发射技术同其它检测技术的根本区别。
(2)声发射方法对线性缺陷较敏感，在外加结构应力下，它能探测到这些危害性较大的活动状态，惰性的缺陷不产生声发射信号。
(3)在一次试验过程中，声发射检测能够进行整体探测和评价整个结构的完整性。
(4)对于用压力容器的定期检验，声发射检测方法可以预防由相邻多个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。
(5)声发射检测与局部常规无损检测方法复验和断裂力学评定相结合，就会使压力容器的无损检测更
经济更可靠。
由此可知，声发射技术作为一种动态检测方法，弥补了其他常规检测方法的不足，使它成为保证压力容器安全运行的有效手段之一，并在国内外得到长足的发展。
