聲發(fā)射檢測技術在水利水電工程上的應用

聲發(fā)射檢測技術在水利水電工程上的應用

聲發(fā)射檢測技術是一種動態(tài)的檢測技術，可實時提供構件中產生聲發(fā)射源的缺陷在外加荷載等因素的作用下所呈現出來的信息，適合于在線監(jiān)控、安全評估和早期險情預報?？山鉀Q常規(guī)無損檢測方法所不能解決的問題。通過在水利水電工程上的應用實例證明，聲發(fā)射檢測技術是水利水電工程金屬結構、機電設備在線監(jiān)控和安全評估的有效手段。
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生瞬態(tài)彈性波的現象稱為聲發(fā)射（acoustic emission，簡稱AE）。聲發(fā)射是一種常見的物理現象，如地震波、巖石破碎、金屬開裂和折斷鉛芯等。各種材料聲發(fā)射信號的頻率范圍很寬（從數Hz到數MHz），聲發(fā)射信號幅度的變化范圍也很大，有些聲發(fā)射信號人耳可以聽到，而有些聲發(fā)射信號人聽不到。許多材料的聲發(fā)射信號強度很弱，需要借助專門的檢測儀器才能檢測出來。材料在應力作用下的變形與開裂是結構失效的重要機制。這種直接與變形和斷裂機制有關的源，稱為聲發(fā)射源。用儀器探測、記錄、分析聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推聲發(fā)射源的技術稱為聲發(fā)射檢測（acoustic emission testing 簡稱AET）技術。
AET技術作為無損檢測的一種手段，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；③確定聲發(fā)射發(fā)生的時間或載荷大?。虎馨凑沼嘘P的聲發(fā)射標準評定聲發(fā)射源的嚴重性。另一方面，聲發(fā)射檢測技術也有一定的缺點和不足，聲發(fā)射檢測需要在特定荷載條件下進行，聲發(fā)射檢測目前只能給出聲發(fā)射源的部位、活度和強度，不能給出聲發(fā)射源處缺陷的性質和大小，對超標聲發(fā)射源，需要使用其它常規(guī)無損檢測方法（如：超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測等）進行局部復檢，以綜合判定其有沒有危險，是否允許存在。
AET技術具有以下特點，在很多情況下與其它無損檢測方法相比，這些特點表明了它的優(yōu)越性。
AET技術適用于實時動態(tài)監(jiān)控檢測，且只顯示和記錄擴展的缺陷，這意味著與缺陷尺寸無關。而是顯示正在擴展的最危險缺陷。
AET技術對擴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出零點幾毫米數量級的裂紋增量，而傳統的無損檢測方法則無法實現。
AET技術的特點是整體性。用若干個固定安裝在物體表面上的聲發(fā)射傳感器可以檢驗整個物體。缺陷定位時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，時差定位法），因此，檢驗及其結果與表面狀態(tài)和加工質量無關。對難以接觸被檢物體表面或不可能完全接觸時，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雜的構件；檢驗大型的和較長物體的焊縫時（如：橋機梁、高架門機等），這種優(yōu)越性更明顯。
AET技術一個重要特性是能進行不同工藝過程和材料性能及狀態(tài)變化過程的檢測。
對于大多數無損檢測方法來說，缺陷的形狀和大小、所處位置和方向都是很重要的，因為這些缺陷特性參數直接關系到缺陷漏檢率。而對AET技術來說，缺陷所處位置和方向并不重要，換句話說，缺陷所處位置和方向并不影響聲發(fā)射的檢測效果。
AET技術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復合材料，而用其它無損檢測方法則很困難或者不可能。
使用AET技術比較簡單，現場聲發(fā)射檢測監(jiān)控與試驗同步進行，不會因使用了聲發(fā)射檢測技術而延長試驗工期。檢測費用也較低，特別是對于大型構件的整體檢測，其檢測費用遠低于射線或超聲檢測費用。且可以整體地、實時地進行檢測和結果評定。
AET技術可以檢測缺陷、確定缺陷位置和評價結構的危險程度（安全性）。與其它常規(guī)無損檢測方法相結合，使用聲發(fā)射法將會取得最佳效果。
可以預計，在我國水利水電工程上，使用聲發(fā)射檢測技術對金屬結構、機電設備進行檢測和安全評定將愈來愈普遍。使用聲發(fā)射檢測技術所發(fā)揮的社會經濟效益將愈來愈顯著。