聲發(fā)射檢測技術(shù)在水利水電工程上的應用

聲發(fā)射檢測技術(shù)在水利水電工程上的應用

聲發(fā)射檢測技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，可實(shí)時(shí)提供構件中產(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出來(lái)的信息，適合于在線(xiàn)監控、安全評估和早期險情預報?？山鉀Q常規無(wú)損檢測方法所不能解決的問(wèn)題。通過(guò)在水利水電工程上的應用實(shí)例證明，聲發(fā)射檢測技術(shù)是水利水電工程金屬結構、機電設備在線(xiàn)監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(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現象稱(chēng)為聲發(fā)射（acoustic emission，簡(jiǎn)稱(chēng)AE）。聲發(fā)射是一種常見(jiàn)的物理現象，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(tīng)到，而有些聲發(fā)射信號人聽(tīng)不到。許多材料的聲發(fā)射信號強度很弱，需要借助專(zhuān)門(mén)的檢測儀器才能檢測出來(lái)。材料在應力作用下的變形與開(kāi)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(guān)的源，稱(chēng)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(shù)稱(chēng)為聲發(fā)射檢測（acoustic emission testing 簡(jiǎn)稱(chēng)AET）技術(shù)。
AET技術(shù)作為無(wú)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(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)射標準評定聲發(fā)射源的嚴重性。另一方面，聲發(fā)射檢測技術(shù)也有一定的缺點(diǎn)和不足，聲發(fā)射檢測需要在特定荷載條件下進(jìn)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(zhì)和大小，對超標聲發(fā)射源，需要使用其它常規無(wú)損檢測方法（如：超聲檢測、射線(xiàn)檢測、磁粉檢測、滲透檢測等）進(jìn)行局部復檢，以綜合判定其有沒(méi)有危險，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)監控檢測，且只顯示和記錄擴展的缺陷，這意味著(zhù)與缺陷尺寸無(wú)關(guān)。而是顯示正在擴展的最危險缺陷。
AET技術(shù)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(diǎn)幾毫米數量級的裂紋增量，而傳統的無(wú)損檢測方法則無(wú)法實(shí)現。
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：區域定位法，時(shí)差定位法），因此，檢驗及其結果與表面狀態(tài)和加工質(zhì)量無(wú)關(guān)。對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雜的構件；檢驗大型的和較長(cháng)物體的焊縫時(shí)（如：橋機梁、高架門(mén)機等），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。
對于大多數無(wú)損檢測方法來(lái)說(shuō)，缺陷的形狀和大小、所處位置和方向都是很重要的，因為這些缺陷特性參數直接關(guān)系到缺陷漏檢率。而對AET技術(shù)來(lái)說(shuō)，缺陷所處位置和方向并不重要，換句話(huà)說(shuō)，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(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復合材料，而用其它無(wú)損檢測方法則很困難或者不可能。
使用AET技術(shù)比較簡(jiǎn)單，現場(chǎng)聲發(fā)射檢測監控與試驗同步進(jìn)行，不會(huì )因使用了聲發(fā)射檢測技術(shù)而延長(cháng)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(xiàn)或超聲檢測費用。且可以整體地、實(shí)時(shí)地進(jìn)行檢測和結果評定。
AET技術(shù)可以檢測缺陷、確定缺陷位置和評價(jià)結構的危險程度（安全性）。與其它常規無(wú)損檢測方法相結合，使用聲發(fā)射法將會(huì )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(shù)對金屬結構、機電設備進(jìn)行檢測和安全評定將愈來(lái)愈普遍。使用聲發(fā)射檢測技術(shù)所發(fā)揮的社會(huì )經(jīng)濟效益將愈來(lái)愈顯著(zhù)。