声发射技术在压力容器中的应用与发展霍俊杰++谭昕++孟丽君摘要：声发射技术在我国压力容器检测中得到了成功的应用和推广，为广大压力容器用户带来了巨大的经济效益。据此，探讨了声发射检测技术的原理及其组成部分（声发射源、传感器、信号分析处理）的研究现状与发展趋势，其中声发射传感器在声发射检测系统中起着至关重要的作用，是声发射故障诊断的关键装置，而光纤光栅传感技术在安全性、长期稳定性、可靠性和长寿命等方面具有独特优点，其固有的优势必会在不久的将来取代传统的传感技术，也必将会受到越来越多的重视。关键词：声发射；压力容器；光纤光栅传感器：TB：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.25.0910引言声发射（Acousticemission，AE），是在材料受外力或者内力作用发生变形或断裂，以弹性波释放出应力-应变的一种常见的物理现象。声发射技术是借助于声发射检测系统对声信号进行记录、分析，并以此推断声发射源性质的技术，已经广泛应用于各种结构或材料的稳定性评价。1声发射技术的原理及应用声发射检测技术的基本原理如图1所示：通过声发射源释放出的弹性波，经介质传播到达被检体表面，声发射传感器将携带的缺陷信息由弹性波转变为电信号，再经放大、处理，记录和显示获得的信号波形，分析评定材料特征参数或内部结构的缺陷情况。声发射检测技术在我国压力容器检测中成功的推广和应用的具体原因在于：一方面在不损伤构件的条件下在线监测缺陷动态信息，及时提供构件的疲劳与损伤程度，确保了这些压力容器的安全运行；另一方面，声发射检测技术可以用于复杂环境中的检测，对被测构件几何形状尺寸不敏感，对构件的线性缺陷较为敏感，可以提供缺陷随着载荷、时间、温度等变量变化的实施连续信息，大大缩短了压力容器的检验周期。声发射技术广泛应用在国防和国民经济的各领域，汪鼎对氨制冷设备中检测问题的研究，采用声发射技术可以正确检验氨制冷设备、对氨制冷容器进行在线检验，保障制冷设备的正常运行提供了可靠的依据；张宏把声发射技术用于锅炉泄露的实时监测问题，利用声发射泄漏检测技术定位缺陷部位，进行监测泄漏；M.B.Bakirov等人对核电站设备高级别金属老龄化进行检测和诊断。总之，随着新一代全数字化声发射仪器和功能强大的信号处理软件的问世，以及人们对声发射检测技术更深层次的认识，声发射技术在未来将经历一个新的更高层次发展的阶段。下面对声发射检测技术的每个环节进行简单的介绍。2声发射源声发射源，具体是指声发射试件的物理源点或者出现声发射波的机制源。研究声发射的微观起源有助于人们决定产生声发射的可能性，并以此去检测声发射的参数以区别它们。构件因在外力的作用下产生变形，在变形的过程中外力所做的功转变为储存于构件的应变能，其在释放的过程中产生弹性波是材料产生声发射的源；另外，构件内部各部分之间因相对位置发生变化而引起的相互作用时产生塑性变形也会导致声发射。例如，压力容器碰撞外部脚手架、支撑平台等可以形成机械摩擦声发射信号；此外，容器壳体利用焊缝焊接，在加压过程中，壳体膨胀造成各部分的摩擦以及压力容器焊缝表面裂纹与内部深埋裂纹的尖端塑性形变极有可能形成大规模的声发射信号；气孔、夹渣、未熔合与未焊透问题导致的开裂和扩展以及断裂非金属渣物出现在压力容器焊缝内进而形成了声发射信号；针对新制压力容器第一次加压或者正在使用的压力容器，焊缝修理位置容易产生焊接残余应力进而形成声发射信号。3声发射传感器声发射检测中的传感器属于接收换能器，它的作用是将材料塑性变形或裂纹产生的弹性波转换成易于检测、处理的电信号传输给测试系统，以便得到声发射源的实时信息。灵敏度与工作频率是传感器最重要的两大性能指标，要根据所测材料的声发射频率选择灵敏度高的传感器，争取接收到声发射发生过程中产生的所有声发射信号。目前广泛采用的声发射传感器主要有压电式和电容式。压电式声发射传感器如图2所示，主要由壳体、压电元件、阻尼剂、保护膜和电缆组成，最常见的压电元件为陶瓷晶体，压电陶瓷晶体本身阻抗低、波形稳定、介电损耗低，做成的压电陶瓷传感器可以精确完成对力、振动...