承压特种设备检测中声发射技术的研究

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声发射检测作为一种新的无损检测方法与其它常规无损检测方法相比有其独特的优点。随着工业技术的发展,如何从声发射检测信号中获取更多的源信息,使声发射技术更好地用于承压特种设备的检测成为工业生产的迫切需要,也是目前声发射技术研究的重点课题之一,这一课题研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 本文主要对压力容器安全检测和压力管道泄漏检测中声发射技术进行研究。 基于弹性波在传播时声压遵从指数衰减规律和第一次门槛跨越时差技术比较成熟的现状,论文提出两种声发射源精确定位的方法——能量累积定位法和多探头定位法,并对特种设备声发射检测中各种常见的探头列阵从理论上求出了两种定位方法的解析解。利用能量累积值与信号衰减特性的关系,论文导出了信号幅值修正系数的解析公式,从而快捷、准确地判断源声发射的强度。论文还对两种定位方法中的部分探头列阵利用模拟声发射源进行了实验定位,结果表明在实验室条件下两种定位方法都具有较好的定位精度。 论文利用线弹性理论和弹塑性理论就小范围屈服与大范围屈服两种情况对裂纹尖端形成塑性区时产生的声发射累计数与缺陷尺寸的关系进行研究,得出小范围屈服和大范围屈服形成塑性区时产生的声发射累计数分别与应力强度因子的4m和2m次方成正比的结论。论文还提出了一种利用声发射的凯塞效应来判断容器中新检出缺陷来历的方法,并通过单边缺口试样拉伸声发射检测实验和实际应用案例验证了理论分析的正确性。 论文通过建立压力管道圆孔泄漏的射流扰动模型,研究了泄漏声发射信号的产生机理及信号的频谱特性和能量累计特性。并以水为实验介质进行了压力管道圆孔泄漏的声发射实验测试,利用小波分析对实验结果进行处理,结果表明压力管道泄漏声发射信号是由射流对微小扰动的响应引起的并沿压力管道传播的一种含有多种频率成分的应力波,其频带很宽,从几kHz到几MHz都有,与液体的表面张力、密度及波动常数等参数有关,对碳钢管道水泄漏的实验测试表明泄漏孔径和总流量的改变对频率的分布特性影响不大,主要频率成分集中在3.05~3.81kHz左右;对同一泄漏孔径,喷射流速与信号的能量累计值基本符合指数关系E=αν
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