防喷器是石油钻井过程中井控设备的核心装置,用于控制井口压力,是确保石油钻井生产安全高效运行的重要技术保障。在使用过程中,壳体易产生疲劳裂纹,甚至有些新生产的防喷器,由于铸造、加工、热处理及补焊等原因也使防喷器壳体中会存在裂纹缺陷。带有活性缺陷的防喷器壳体在工作状态下易产生开裂,防喷器一旦失效,将导致井喷恶性事故发生。因此及时检查和发现防喷器壳体中已有的缺陷,评价壳体在整个承压过程中动态裂纹的产生和扩展,具有重要的工程应用价值。由于防喷器形状和结构的复杂性,壁厚较厚,且壳体的内部缺陷、裂纹位置多处于几何形状的变化处。采用常规的无损检测方法时,可靠性差,定位困难。根据声发射检测理论,采用声发射检测可以发现防喷器壳体中存在的活性缺陷及裂纹扩展的趋势,潜在的、有危害性的缺陷进行返修处理,避免不必要的损失,提高在用承压防喷器使用的安全性。本文首先研究了防喷器壳体常用材料ZG25CrNiMo的声发射特性,制作了能体现防喷器壳体中不同应力状态的四种试件,对其拉伸过程的声发射特性进行了研究,其研究结果表明,声发射参数及频谱特性与防喷器壳体材料拉伸损伤过程能够很好地吻合,屈服、裂纹扩展及断裂阶段的声发射活性大,且不同损伤阶段的信号频谱特征存在着差异。据此可以对防喷器壳体的损伤状态进行实时评价。针对闸板防喷器矩形壳体定位困难的现象,进行了基于SVM的闸板防喷器壳体三维定位方法的研究,根据闸板防喷器矩形壳体中直角拐角对波的传播造成的影响,在定位过程中,首先利用SVM的分类功能,确定声源所在壳体的表面,避免拐角的影响,而后利用SVM的回归功能对声发射源进行平面定位。由于SVM的性能受核函数参数和误差惩罚参数的影响,本文对参数进行了优选。建立了基于SVM的闸板防喷器矩形壳体三维定位方法的支持向量模型,并进行了试验验证,定位结果较时差定位有所提高,误差低于4%。针对实验室防喷器壳体材料声发射特性试验时小试件与现场应用的防喷器壳体存在区别的现象,进行了防喷器壳体加载破坏过程的声发射特性试验,研究了带裂纹缺陷防喷器壳体承压破坏过程中裂纹扩展的声发射特性,结果表明,带缺陷防喷器壳体加载过程中的声发射参数与频谱特性与小试样试验中得到声发射特性相同,即壳体材料的小试样声发射特性能反映实际壳体结构中的声发射特性。最后对防喷器声发射信号的分析方法进行了研究,包括防喷器声发射信号的特征提取及模式识别方法的研究。针对防喷器壳体材料不同损伤阶段特征参量的区别,提出了以小波频谱系数、能谱系数及表征信号强度特征的裕度因子作为防喷器声发射信号的特征参量。建立了基于SOFM的K-均值聚类算法的防喷器声发射信号模式识别模型,克服了传统K-均值聚类算法初始聚类中心确定不合理的缺点,并对防喷器壳体材料拉伸过程的声发射特性试验数据及防喷器壳体承压破坏过程的试验数据进行了模式识别,结果表明,改进的K-均值聚类算法聚类结果准确性高。