Page 44 - 理化检验-物理分册2018年第十一期
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陈明辉, 等: 声发射技术在水电站中的应用


            其钢岔管水压试验最高压力为 ６．４ MPa 、 水轮机配
            水环管水压试验最高压力为 ７．５ MPa .在水压试验
            的升压、 保压过程中, 监测钢岔管和水轮机配水环管
            的管壁、 焊缝缺陷变形及扩展产生的声发射源, 确定
            声发射源的部位及等级划分, 既是作为判定试验过
            程能否继续加压的依据, 也是为水压试验后, 结合无
            损检测成果对构件进行综合安全评定的技术支撑.
            １．２  原理                                                          图 ２ AMSY 系统传感器
                 材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的                                   Fi g 敭２ ThetransducersofAMSYs y stem
                                                   [ ８Ｇ１０ ]
            现象称 为 声 发 射 ( AcousticEmission , AE )      , 也
            称为应力波发射.材料在应力作用下的变形与裂纹                            ３  钢岔管水压试验声发射监测
            扩展, 是结构失效的重要机理, 这种直接与变形和断                         ３．１  传感器布置方案及加载程序
            裂机制有关的源, 被称为声发射源.                                      根据该水电站钢岔管的结构特点, 声发射监测
                 根据钢材裂纹扩展失效机理, 在其缺陷变形与                         主要控 制 区 域 为 月 牙 肋 组 合 焊 缝 和 主 锥 环 焊 缝.
            裂纹扩展的同时会产生声发射源.利用此原理, 该                           ２ 台钢岔管形成一个岔管群进行整体水压试验, 采
            水电站的钢岔管和水轮机配水环管在试验的高压水                             用德国 AMSYＧ４ 和 AMSYＧ５ 型声发射仪监控 ２ 台
            压力作用下, 其构件的缺陷变形或者裂纹扩展, 也一                          钢岔管, 每 台 钢 岔 管 分 别 在 月 牙 肋 组 合 焊 缝 两 侧
            定会产生弹性波源.因此笔者利用声发射技术, 在                           ２２０mm 处布置 ８ 个传感器, 在主锥环焊缝两侧布
            该水电站钢岔管和水轮机配水环管水压试验中, 对                            置 ９ 个传感器.钢岔管主要控制区域和钢岔管群构
            其可能产生声发射源的重点部位进行了声发射源采                             造如图 ３ 所示.
            集和分析, 作为试验中安全检测和试验后期安全评

            定的数据依据.
            ２  声发射检测仪器

                 试验使用的声发射检测仪为德国 Vallen 公司
            生产的 AMSYＧ４ 和 AMSYＧ５ 全数字多通道声发射
            检测系统, 主要包括传感器、 前置放大器、 采集卡、 系
            统主机、 PC 机( 个人计算机) 及软件. AMSY 系统
                                                                         图 ３  钢岔管声发射监测区域示意图
            主机和传感器分别如图 １ 和图 ２ 所示.
                AMSY 声发射监测系统的主要参数如下: 分辨                          Fi g 敭３ Schematicdia g ramofacousticemissionmonitorin g area
                                                                             forsteelbifurcatedp i p e
            率 为 ４０ MHz ;采 样 率 为 １８ bit ;频 率 范 围 为
                                                                  １ 号和 ２ 号钢岔管的现场位置如图 ４ 所示, 其
            １．６kHz~２．４MHz ;传 感 器 型 号 为 中 心 频 率
                                                               水压试验 加 载 程 序 共 分 为 ６ 个 阶 段, 分 别 为 ０~
            １５０kHz的 VS１５０ＧRIC 型; 带 通 滤 波 器 为 ２５~
                                                              ３．０MPa , ３．０~４．０ MPa , ４．０~５．０ MPa , ５．０~
            ８５０kHz ( 内置增益 ３４dB 的前置放大器).













                            图 １ AMSY 系统主机                                   图 ４  钢岔管群现场位置图
                        Fi g 敭１ ThehostsofAMSYs y stem            Fi g 敭４ Sitelocationdia g ramofsteelbifurcatedp i p e g rou p

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