聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在水利水電工程上的應(yīng)用

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在水利水電工程上的應(yīng)用

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)的檢測(cè)技術(shù)，可實(shí)時(shí)提供構(gòu)件中產(chǎn)生聲發(fā)射源的缺陷在外加荷載等因素的作用下所呈現(xiàn)出來(lái)的信息，適合于在線監(jiān)控、安全評(píng)估和早期險(xiǎn)情預(yù)報(bào)?？山鉀Q常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法所不能解決的問(wèn)題。通過(guò)在水利水電工程上的應(yīng)用實(shí)例證明，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備在線監(jiān)控和安全評(píng)估的有效手段。
材料在外加荷載等因素作用下，由于能量從局部源快速釋放而產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射（acoustic emission，簡(jiǎn)稱AE）。聲發(fā)射是一種常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，如地震波、巖石破碎、金屬開(kāi)裂和折斷鉛芯等。各種材料聲發(fā)射信號(hào)的頻率范圍很寬（從數(shù)Hz到數(shù)MHz），聲發(fā)射信號(hào)幅度的變化范圍也很大，有些聲發(fā)射信號(hào)人耳可以聽(tīng)到，而有些聲發(fā)射信號(hào)人聽(tīng)不到。許多材料的聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度很弱，需要借助專門的檢測(cè)儀器才能檢測(cè)出來(lái)。材料在應(yīng)力作用下的變形與開(kāi)裂是結(jié)構(gòu)失效的重要機(jī)制。這種直接與變形和斷裂機(jī)制有關(guān)的源，稱為聲發(fā)射源。用儀器探測(cè)、記錄、分析聲發(fā)射信號(hào)和利用聲發(fā)射信號(hào)推聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射檢測(cè)（acoustic emission testing 簡(jiǎn)稱AET）技術(shù)。
AET技術(shù)作為無(wú)損檢測(cè)的一種手段，其主要目的是：①確定聲發(fā)射源的部位；②分析聲發(fā)射源的性質(zhì)；③確定聲發(fā)射發(fā)生的時(shí)間或載荷大??；④按照有關(guān)的聲發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定聲發(fā)射源的嚴(yán)重性。另一方面，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)也有一定的缺點(diǎn)和不足，聲發(fā)射檢測(cè)需要在特定荷載條件下進(jìn)行，聲發(fā)射檢測(cè)目前只能給出聲發(fā)射源的部位、活度和強(qiáng)度，不能給出聲發(fā)射源處缺陷的性質(zhì)和大小，對(duì)超標(biāo)聲發(fā)射源，需要使用其它常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法（如：超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等）進(jìn)行局部復(fù)檢，以綜合判定其有沒(méi)有危險(xiǎn)，是否允許存在。
AET技術(shù)具有以下特點(diǎn)，在很多情況下與其它無(wú)損檢測(cè)方法相比，這些特點(diǎn)表明了它的優(yōu)越性。
AET技術(shù)適用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控檢測(cè)，且只顯示和記錄擴(kuò)展的缺陷，這意味著與缺陷尺寸無(wú)關(guān)。而是顯示正在擴(kuò)展的最危險(xiǎn)缺陷。
AET技術(shù)對(duì)擴(kuò)展的缺陷具有很高的靈敏度。其靈敏度大大高于其它方法，例如，聲發(fā)射法能在工作條件下檢測(cè)出零點(diǎn)幾毫米數(shù)量級(jí)的裂紋增量，而傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)方法則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
AET技術(shù)的特點(diǎn)是整體性。用若干個(gè)固定安裝在物體表面上的聲發(fā)射傳感器可以檢驗(yàn)整個(gè)物體。缺陷定位時(shí)不需要使傳感器在被檢物體表面掃描（定位方法：區(qū)域定位法，時(shí)差定位法），因此，檢驗(yàn)及其結(jié)果與表面狀態(tài)和加工質(zhì)量無(wú)關(guān)。對(duì)難以接觸被檢物體表面或不可能完全接觸時(shí)，特別有用。例如：絕熱管道、容器、蝸殼；埋入地下的物體和形狀復(fù)雜的構(gòu)件；檢驗(yàn)大型的和較長(zhǎng)物體的焊縫時(shí)（如：橋機(jī)梁、高架門機(jī)等），這種優(yōu)越性更明顯。
AET技術(shù)一個(gè)重要特性是能進(jìn)行不同工藝過(guò)程和材料性能及狀態(tài)變化過(guò)程的檢測(cè)。
對(duì)于大多數(shù)無(wú)損檢測(cè)方法來(lái)說(shuō)，缺陷的形狀和大小、所處位置和方向都是很重要的，因?yàn)檫@些缺陷特性參數(shù)直接關(guān)系到缺陷漏檢率。而對(duì)AET技術(shù)來(lái)說(shuō)，缺陷所處位置和方向并不重要，換句話說(shuō)，缺陷所處位置和方向并不影響聲發(fā)射的檢測(cè)效果。
AET技術(shù)受材料的性能和組織的影響要小些。例如，可以成功地用以檢測(cè)復(fù)合材料，而用其它無(wú)損檢測(cè)方法則很困難或者不可能。
使用AET技術(shù)比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射檢測(cè)監(jiān)控與試驗(yàn)同步進(jìn)行，不會(huì)因使用了聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)而延長(zhǎng)試驗(yàn)工期。檢測(cè)費(fèi)用也較低，特別是對(duì)于大型構(gòu)件的整體檢測(cè)，其檢測(cè)費(fèi)用遠(yuǎn)低于射線或超聲檢測(cè)費(fèi)用。且可以整體地、實(shí)時(shí)地進(jìn)行檢測(cè)和結(jié)果評(píng)定。
AET技術(shù)可以檢測(cè)缺陷、確定缺陷位置和評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)程度（安全性）。與其它常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法相結(jié)合，使用聲發(fā)射法將會(huì)取得最佳效果。
可以預(yù)計(jì)，在我國(guó)水利水電工程上，使用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和安全評(píng)定將愈來(lái)愈普遍。使用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)所發(fā)揮的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益將愈來(lái)愈顯著。