[发明专利]一种管板立体结构环焊缝声发射检测定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用声发射动态监测技术对管板立体结构环焊缝进行实时监测和声发射源准确定位，是属于声学无损检测范围，具体为一种管板立体结构环焊缝声发射检测定位方法。

背景技术

管板焊接结构在日常生活中是一种常见结构，如换热器、石油管道、压力容器、起重机械和列车转向架等结构，都出现了管板焊接结构。但是目前对这类结构检测仍然采用常规超声、射线、电磁检测等方法，需要在设备停机或静止条件下检测，不仅影响设备的正常工作和生产进度，而且需要花费大量人力、物力和时间，一旦出现漏检，将会带来灾难性后果。随着国家对质量检测要求的提高，不仅要在检测准确性、稳定性上提高，而且要求能在设备使用过程中动态的对可能发生的缺陷、故障进行预报，从而能在某一合适时间段内采取相应解决措施，保证结构安全使用。声发射技术的发展使动态无损检测技术成为了可能。

声发射是指材料在外力或者内力的作用下，其中某一局部源会迅速释放出能量而产生瞬态弹性波的一种现象。这种弹性波会包含该局部源的一些性质并传播到材料表面，放置在材料表面的声发射传感器能够扑捉到这些信息。而且根据所采集到信号的一些特点以及施加的外部条件，不仅可以了解缺陷现状，还能够了解这个缺陷之前的形成状况，甚至判断在之后的使用中发展的趋势，这一点也是其它无损检测方法难以做到的，所以用声发射技术可以判断缺陷的活动性和严重性。

在材料或结构内部出现了位错和微裂纹，将会以弹性波形式发出能量，通常称为声发射源，因此对于声发射源的定位是声发射检测技术中一个重要内容，可以确定缺陷的发生部位。目前声发射源的定位方法主要有时差法和区域法，区域定位虽然处理速度快，但是定位效果却比较差，定位出来的是一片区域，准确性不够，而且一般是在要求不高或者时差法较难应用的情况下使用。时差定位相对复杂，且容易丢失很多比较低能量的信号，定位的效果也会被波速、波形、衰减以及构件的几何形状等因素影响，但是通常会采取一定的信号处理方法提高信噪比，目前该方法还是比区域定位法精确，应用更多。

就目前的声发射检测仪器而言，主要还是以规则形状的检测定位为主，如板形、柱形、球形和锥形等，而由于管板结构较复杂，声发射检测在该类结构上的检测较少，对其定位更是鲜有报道，大都处于初步研究阶段。本发明结合了区域定位和时差定位两种方法的特点，实现了管板立体结构声发射源的准确定位。

发明内容

本发明的目的是针对管板立体结构声发射动态监测需要，提出一种管板立体结构环焊缝声发射检测定位方法，其结合管板结构特点和声发射动态监测方法对缺陷的敏感性，先后利用声发射区域定位和时差定位方法，达到对声发射源即缺陷准确定位的目的，为实现管板立体结构环焊缝声发射检测技术提供保障。

本发明的技术方案：一种管板立体结构环焊缝声发射检测定位方法，在管板立体结构上利用布置的传感器和现有声发射检测仪器平面定位功能，通过弧面转换方法将立体结构转化成平面结构，根据各传感器接收到的声发射信号到达时间，分析声发射信号在结构内的传播过程，判断出声发射源所在区域，最后采用时差定位法实现对管板立体结构环焊缝声发射源的准确定位；其特征在于具体方法是：

步骤一：使用声发射检测仪器进行测试，采集声发射源发出的声发射信号；对于管板立体结构特征，布置三个传感器，分布是在板上两端对称布置两个传感器S₁、S₂，在管上布置一个传感器S₃，且三个传感器位置在空间上为等腰三角形状；如果以S₃在环焊缝上的投影位置为中心点A（实际焊缝有一定宽度，那么A点是在焊道中心线上），则检测范围可达±90°的焊缝长度。

步骤二：由于管板环焊缝声波路径比较复杂，与声发射源位置较远的传感器接收到的信号路径很难确定，使板上两个传感器不能确定声发射源准确位置，因此将管面以S₃到A点的直线为对称轴展开成平面，然后再将该平面以展开后的焊缝线为轴线，向没有布置传感器的一侧转动，达到与板面重合在同一平面上。

步骤三：接下来先根据板上两个传感器S₁和S₂接收到的信号情况进行声发射源区域判别，确定声发射源离哪个传感器距离更近，根据声发射源B的位置，可能出现以下两种情况：

（1）声发射源B到达S₁和S₂的时间相同，那么只有一种可能，就是B在焊缝内过A点且与焊道中心线垂直的直线上，然后根据S₃的到达时间计算出B的准确位置。