宣貫資料 聲發(fā)射

承壓設備無損檢測第9部分：聲發(fā)射檢測山東省特種設備檢驗研究院王春茂NB/T47013.9-2012

NB/T47013.9條文及釋義

制訂過程523.

制訂的背景和依據(jù)11.制訂的背景和依據(jù)1.1聲發(fā)射基礎知識在受載條件下，材料中局部域源快速釋放能量產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射（AcousticEmission,簡稱AE）。該技術特別適用于探測材料在受載條件下內(nèi)部出現(xiàn)裂紋的萌生和擴展，適合于大型結(jié)構(gòu)件的快速檢測和完整性評價。1.制訂的背景和依據(jù)1.1聲發(fā)射基礎知識聲發(fā)射檢測的主要目標確定聲發(fā)射源的部位鑒別聲發(fā)射源的類型確定聲發(fā)射發(fā)生的時間或載荷評定聲發(fā)射源的嚴重性

一般而言，對超標聲發(fā)射源，要用其他無損檢測方法進行局部復檢，以精確確定缺陷的性質(zhì)與大小。1.制訂的背景和依據(jù)聲發(fā)射特點（優(yōu)點）聲發(fā)射是一種被動的動態(tài)檢驗方法，聲發(fā)射探測到的能量來自被測試物體本身，而不是象超聲或射線探傷方法一樣由無損檢測儀器提供；能檢測到活性缺陷；在一次試驗過程中，能夠整體探測和評價整個結(jié)構(gòu)中缺陷的狀態(tài)；適用于工業(yè)過程在線監(jiān)控及早期或臨近破壞預報；由于對被檢件的接近要求不高，而適于其它方法難于或不能接近環(huán)境下的檢測，如高低溫、核輻射、易燃、易爆及極毒等環(huán)境由于對構(gòu)件的幾何形狀不敏感，而適于檢測其它方法受到限制的形狀復雜的構(gòu)件。1.制訂的背景和依據(jù)聲發(fā)射特點（缺點）（1）聲發(fā)射特性對材料甚為敏感，又易受到機電噪聲的干擾，因而，對數(shù)據(jù)的正確解釋要有更為豐富的數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場檢測經(jīng)驗；（2）聲發(fā)射檢測，一般需要適當?shù)募虞d程序。多數(shù)情況下，可利用現(xiàn)成的加載條件，但有時，還需要特作準備；（3）聲發(fā)射檢測只能給出聲發(fā)射源的部位、活性和強度，不能給出聲發(fā)射源內(nèi)缺陷的性質(zhì)和大小，仍需依賴于其它無損檢測方法進行復驗。1.制訂的背景和依據(jù)1.制訂的背景和依據(jù)主要依據(jù)和參考資料國內(nèi)聲發(fā)射檢測技術的科研成果及現(xiàn)場應用案例GB/T18182-2000金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評價方法注：GB/T18182-2012于2012年12月31日發(fā)布，2013年7月1日實施GB/T1.1-2009標準化工作導則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫ASME第Ⅴ卷第12章（2007）2.制訂過程2009年9月組建標準工作組；2009年10月起草標準初稿；2009年11月

形成征求意見稿；2010年5月形成標準送審稿；2011年5月形成標準報批稿；2012年1月4日，國家能源局發(fā)布公告，

2012年3月1日實施。3.NB/T47013.9條文及釋義1.范圍NB/T47013的本部分規(guī)定了金屬材料承壓設備的聲發(fā)射檢測方法和結(jié)果分級與評價。本部分適用于在制和在用金屬承壓設備活性缺陷的聲發(fā)射檢測和監(jiān)測。本部分不適用于泄漏聲發(fā)射檢測和監(jiān)測。該標準適用范圍不僅僅局限于GB/T18182的金屬壓力容器，而是擴展至金屬材料承壓設備；

根據(jù)長期的試驗研究和應用分析，泄漏聲發(fā)射信號為連續(xù)型信號，其聲發(fā)射定位、結(jié)果評價方法與活性缺陷也不相同，因此本部分不適用于泄漏聲發(fā)射檢測和監(jiān)測。

JB/T10764-2007無損檢測常壓金屬儲罐聲發(fā)射檢測及評價方法3.NB/T47013.9條文及釋義2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12604.4無損檢測術語聲發(fā)射檢測GB/T19800無損檢測聲發(fā)射檢測換能器的一級校準GB/T19801無損檢測聲發(fā)射檢測聲發(fā)射傳感器的二級校準GB/T20737無損檢測通用術語和定義NB/T47013.1承壓設備無損檢測第1部分：通用要求NB/T47013.2承壓設備無損檢測第2部分：射線檢測NB/T47013.3承壓設備無損檢測第3部分：超聲檢測NB/T47013.4承壓設備無損檢測第4部分：磁粉檢測NB/T47013.5承壓設備無損檢測第5部分：滲透檢測NB/T47013.6承壓設備無損檢測第６部分：渦流檢測NB/T47013.7承壓設備無損檢測第7部分：目視檢測NB/T47013.8承壓設備無損檢測第8部分：泄漏檢測NB/T47013.10承壓設備無損檢測第10部分：衍射時差法超聲檢測3.NB/T47013.9條文及釋義3術語和定義GB/T12604.4、GB/T20737和JB/T4730.1界定的以及下列術語和定義適用于本部分。3.1聲發(fā)射源acousticemissionsource

材料中能量快速釋放而產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的物理源點或部位。3.2聲發(fā)射定位源acousticemissionlocationsource

通過分析聲發(fā)射數(shù)據(jù)確定的被檢工件上聲發(fā)射源的位置。3.3活性activity聲發(fā)射源的事件數(shù)隨加載過程或時間變化的程度。3.4強度intensity聲發(fā)射源的事件所釋放的平均彈性能。3.5活性缺陷activedefect因載荷作用而產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波釋放的缺陷

明確了聲發(fā)射源、聲發(fā)射定位源的概念3.NB/T47013.9條文及釋義4一般要求4.1概述聲發(fā)射檢測的一般要求應符合JB/T4730.1的有關規(guī)定外，還應符合4.1-4.6的規(guī)定。4.2聲發(fā)射檢測系統(tǒng)聲發(fā)射檢測系統(tǒng)應包括傳感器、前置放大器、系統(tǒng)主機、顯示和存儲單元。檢測系統(tǒng)的性能應符合附錄A的要求。4.3壓力指示裝置檢測時被檢件上應有壓力指示裝置，并在有效校準期內(nèi)，其最大量程應在最高試驗壓力的1.5-3倍的范圍。4.4系統(tǒng)校準聲發(fā)射傳感器、前置放大器和系統(tǒng)主機每年至少進行一次校準。聲發(fā)射傳感器的校準按GB/T19800和GB/T19801的要求進行，其他部件的校準按儀器制造商規(guī)定的方法進行，其結(jié)果不低于本附錄A的要求。儀器使用單位應制定校準作業(yè)指導書，校準結(jié)果應有相應的記錄和報告。與GB/T18182-2000相比增加了附錄A對儀器性能的要求；該本部分沒專門提出人員資格要求。3.NB/T47013.9條文及釋義4.5工藝規(guī)程4.5.1應按照JB/T4730.1的要求制定聲發(fā)射檢測通用工藝規(guī)程，檢測工藝規(guī)程至少包含如下內(nèi)容：a)～n)4.5.2對于每臺承壓設備的聲發(fā)射檢測，應按照通用檢測工藝規(guī)程制定聲發(fā)射檢測方案或聲發(fā)射檢測工藝卡。（操作指導書）4.6安全要求

本部分沒有完全列出進行檢測時所有的安全要求，使用本部分的用戶有義務在檢測前建立適當?shù)陌踩徒】禍蕜t。檢測過程的安全要求如下：a)檢測時被檢件的壁溫應比其材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度至少高30℃b)檢測人員應根據(jù)檢測地點的要求穿戴防護工作服和佩戴有關的防護裝備；c)如有要求，使用的電子儀器應具有防爆功能；d)在進行氣壓試驗時，應制定特別的安全措施；e)在線檢測時，應避免安全閥過早或突然開啟引起的危險后果，尤其是被檢件內(nèi)存儲有毒或易燃、易爆等危害性介質(zhì)時。3.NB/T47013.9條文及釋義5檢測方法5.1檢測前的準備5.1.1資料審查資料審查應包括下列內(nèi)容a)設備制造文件資料：產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明書、竣工圖等；b)設備運行記錄資料：開停車情況、運行參數(shù)、工作介質(zhì)、載荷變化情況以及運行中出現(xiàn)的異常情況等；c)檢驗資料：歷次檢驗報告d)其他資料：修理和改造的文件資料等。5.1.2現(xiàn)場勘查

在勘查現(xiàn)場時，應找出所有盡可能出現(xiàn)的噪聲源，如腳手架的摩擦、內(nèi)部或外部部件的移動、電磁干擾、機械振動和流體流動等。應盡可能排除這些噪聲源。3.NB/T47013.9條文及釋義5.1.3檢測條件確定

根據(jù)現(xiàn)場情況確定檢測條件，建立聲發(fā)射檢測人員和加壓控制人員的聯(lián)絡方式。5.1.4傳感器陣列的確定

根據(jù)被檢件幾何尺寸的大小以及檢測目的，確定傳感器布置的陣列。如無特殊要求，相鄰傳感器間的間距應盡量接近。附錄B給出了部分型式承壓設備的聲發(fā)射傳感器布置示意圖。5.1.5確定加壓程序

根據(jù)聲發(fā)射檢測的目的和承壓設備的實際條件，確定加壓程序。3.NB/T47013.9條文及釋義5.2傳感器的安裝傳感器的安裝應滿足如下要求：a)按照確定的傳感器陣列在被檢件上確定傳感器的安裝的具體位置。整體檢測時，傳感器的安裝應盡量遠離人孔、接管、法蘭、支座、支柱、墊板和焊縫部位；局部檢測時，被檢部位盡量位于傳感器陣列中間；b)對傳感器的安裝部位進行表面處理，使其表面平整并露出金屬光澤；如果表面有致密的保護層，也可予以保留，但應測量保護層對聲發(fā)射信號的衰減；c)在傳感器的安裝部位涂上耦合劑，耦合劑應選用聲耦合性能良好的材料，推薦采用真空脂、凡士林、黃油等材料，選用耦合劑的使用溫度等級應與被檢工件表面溫度相匹配。3.NB/T47013.9條文及釋義d)將傳感器壓在被檢件的表面，使傳感器與被檢件表面達到良好的聲耦合狀態(tài)；e)采用磁夾具、膠帶紙或其他方式將傳感器牢固固定在被檢件上，并保持傳感器與被檢件和固定裝置的絕緣。f)對于低溫或高溫承壓設備的聲發(fā)射檢測，可以采用聲發(fā)射波導（桿）來改善傳感器的耦合溫度，但應測量波導桿對聲發(fā)射信號衰減和定位特性的影響。3.NB/T47013.9條文及釋義5.3聲發(fā)射系統(tǒng)的調(diào)試5.3.1概述

將已安裝的傳感器與前置放大器和系統(tǒng)主機用電纜線連接，開機預熱至性穩(wěn)定工作狀態(tài)，對聲發(fā)射檢測系統(tǒng)進行初步工作參數(shù)設置，然后按5.3.2～5.3.6的要求依次對系統(tǒng)進行調(diào)試。5.3.2模擬源

用模擬源來測試靈敏度和校準定位。模擬源應能重復發(fā)出彈性波。可以采用聲發(fā)射信號發(fā)生器作為模擬源，也可以采用∮0.3mm、硬度為2H的鉛筆芯折斷信號作為模擬源。鉛芯伸出長度約為2.5mm,與被檢件表面的夾角為30°左右，在離傳感器中心（100±5）mm處折斷，其響應幅度值應取三次以上相應的平均值。3.NB/T47013.9條文及釋義5.3.3通道靈敏度測試

在檢測開始之前和結(jié)束之后應進行通道靈敏度的測試。要求對每一個通道進行模擬源聲發(fā)射幅度值響應測試，，每個通道響應的幅度值與所有通道的平均幅度值之差應不大于±4dB。如果系統(tǒng)主機有自動傳感器測試功能，檢測結(jié)束后可采用該功能進行系統(tǒng)通道靈敏度測試。5.3.4衰減測量應進行與聲發(fā)射檢測條件相同的衰減測量。衰減測量應選擇遠離人孔和接管等結(jié)構(gòu)不連續(xù)的部位，使用模擬源進行測量。如果已有檢測條件相同的衰減特性數(shù)據(jù)，可不再進行衰減特性測量，但應把該衰減特性數(shù)據(jù)字本次檢驗記錄和報告中注明。3.NB/T47013.9條文及釋義5.3.5定位校準

采用計算定位時，在被檢件上傳感器陣列的任何部位，聲發(fā)射模擬源產(chǎn)生的彈性波至少能被該定位陣列中的傳感器收到，并得到唯一定位結(jié)果，定位部位與理論位置的偏差不超過該傳感器陣列中最大傳感器間距的5%。

采用區(qū)域定位時，聲發(fā)射模擬源產(chǎn)生的彈性波應至少能被該區(qū)域內(nèi)的一個傳感器接收到。5.3.6背景噪聲測量

通過減低門檻電壓來測量每個通道的背景噪聲，設定每個通道的門檻電壓至少大于背景噪聲6dB，然后對整個檢測系統(tǒng)進行背景噪聲測量。在制的承壓設備和停產(chǎn)進行聲發(fā)射檢測的承壓設備背景噪聲測量應不低于5min，在進行在線檢測的承壓設備背景噪聲測量應不少于15min。如果背景噪聲接近或者大于所被檢材料活性缺陷產(chǎn)生的聲發(fā)射信號強度，應設法消除背景噪聲的干擾，否則不宜進行聲發(fā)射檢測。3.NB/T47013.9條文及釋義5.4檢測5.4.1加壓程序5.4.1概述

應根據(jù)被檢件相關法規(guī)、標準和（或）合同的要求來確定聲發(fā)射檢測最高試驗壓力和加壓程序。升壓速度一般不應大于0.5MPa/min。保壓時間一般應不小于10min，如果保壓期間出現(xiàn)持續(xù)的聲發(fā)射信號且數(shù)量較多時，可以適當延長保壓時間直到聲發(fā)射信號收斂為止；如果保壓5min內(nèi)無聲發(fā)射信號出現(xiàn)，也可提前中止保壓。3.NB/T47013.9條文及釋義5.4.1.2在制承壓設備的加壓程序

對于在制承壓設備的檢測，一般在進行耐壓實驗的同時進行，試驗壓力為耐壓試驗壓力。圖1給出了在制承壓設備的加壓程序。聲發(fā)射檢測應在達到承壓設備設計壓力（或公稱壓力或額定工作壓力）的50%前開始進行，并至少在壓力

分別達到設計壓力PD和最高試驗壓力PT1時進行保壓。如果聲發(fā)射數(shù)據(jù)指示可能有活性缺陷存在或不確定時，應從設計壓力開始進行第二次加壓檢測，第二次加壓檢測的最高試驗壓力PT2應不超過第一次加壓的最高試驗壓力，建議PT2為97%PT1根據(jù)實際情況，可能存在缺陷時，進行二次加壓，不再要求一般兩次加壓過程。3.NB/T47013.9條文及釋義Kaiser效應德國學者Kaiser.J.在實驗中發(fā)現(xiàn)，金屬材料在受到拉伸時，當應力不超過以前受過的最大應力時，沒有明顯聲發(fā)射產(chǎn)生。一旦應力超過以前材料受到的最大應力，聲發(fā)射活動性顯著增加。這種聲發(fā)射不可逆現(xiàn)象就叫的Kaiser效應。Kaiser效應在聲發(fā)射中有著重要用途：在役構(gòu)件的新生裂紋的定期過載聲發(fā)射檢測；巖石、設備等原先所承受最大應力的推定；疲勞裂紋起始與擴展聲發(fā)射檢測；通過預載措施預先消除加載銷孔的噪聲干擾；加載過程中常見的可逆性摩擦噪聲的鑒別。

通常材料對于低于屈服應力下應變，Kaiser效應將很好的被遵守。3.NB/T47013.9條文及釋義Felicity效應

材料重復加載時，重復載荷到達原先最大載荷前發(fā)生明顯的聲發(fā)射現(xiàn)象，稱為Felicity效應，也稱反Kaiser效應。

重復加載時的聲發(fā)射起始載荷對原先所加最大載荷之比，稱為Felicity比。Felicity比作為一種定量參數(shù)，較好的反映材料中原先所受損傷或結(jié)構(gòu)缺陷的嚴重程度，已稱為缺陷嚴重性的重要評判依據(jù)。在一些復合材料中，F(xiàn)elicity比小于0.95作為聲發(fā)射源超標的重要判據(jù)。

在應力值接近屈服應力、應變值位于屈服應變左右而且存在應變梯度的情況下，F(xiàn)elicity效應極易被觀察到，在金屬中，F(xiàn)elicity效應是嚴重結(jié)構(gòu)缺陷存在的指示器。3.NB/T47013.9條文及釋義5.4.1.3在用承壓設備的加壓程序

對于在用承壓設備的檢測，一般試驗壓力不小于最高工作壓力的1.1倍。對于在線檢測和監(jiān)測，當工藝條件限制聲發(fā)射檢測所要求的試驗壓力時，其試驗壓力也應不低于最高工作壓力，并在檢測前一個月將操作壓力至少降低15%，以滿足檢測時的加壓循環(huán)需要。圖2給出了在用承壓設備的加壓程序。聲發(fā)射檢測應在達到承壓最高工作壓力的50%前開始進行，并至少在壓力

分別達到最高工作壓力Pw和最高試驗壓力PT1時進行保壓。如果聲發(fā)射數(shù)據(jù)指示可能有活性缺陷存在或不確定時，應從設計壓力開始進行第二次加壓檢測，第二次加壓檢測的最高試驗壓力PT2應不超過第一次加壓的最高試驗壓力，建議PT2為97%PT1根據(jù)實際情況，可能存在缺陷時，進行二次加壓，不再要求一般兩次加壓過程。3.NB/T47013.9條文及釋義5.4.2檢測過程中的噪聲

加壓過程中，應注意下列因素可能產(chǎn)生影響檢測結(jié)果的噪聲a)介質(zhì)的注入；b)加壓速率過高；c)外部機械振動；d)內(nèi)部構(gòu)件、工裝、腳手架等的移動或受壓爆裂；e)電磁干擾；f)風、雨、冰雹等的干擾；g)泄漏。

檢測過程中如遇到強噪聲干擾，應停止加壓并暫停檢測，排除強噪聲干擾后在進行檢測。3.NB/T47013.9條文及釋義5.4.3檢測數(shù)據(jù)采集與過程觀察5.4.3.1檢測數(shù)據(jù)的采集應至少采集附錄A中規(guī)定的參數(shù)。采用時差定位時，應采集有聲發(fā)射信號到達使勁數(shù)據(jù)，采用區(qū)域定位時，應有聲發(fā)射信號到達個傳感器的次序。5.4.3.2檢測時應觀察聲發(fā)射撞擊數(shù)和（或）定位源隨壓力或時間的變化趨勢，對于聲發(fā)射定位源集中出現(xiàn)的部位，應查看是否有外部干擾因素，如存在應停止并盡量排除干擾因素。5.4.3.3聲發(fā)射撞擊數(shù)隨壓力或時間的快速增加時，應及時停止加壓，在未查出聲發(fā)射撞擊數(shù)增加的原因時，禁止繼續(xù)加壓。3.NB/T47013.9條文及釋義5.5檢測數(shù)據(jù)分析5.5.1從檢測數(shù)據(jù)中標識出檢測過程中出現(xiàn)的噪聲信號，并在檢測技術錄中注明。5.5.2利用濾波軟件或數(shù)據(jù)圖形顯示分析的方法，從檢測數(shù)據(jù)中分離出非相關聲發(fā)射信號，并在記錄中注明。5.5.3根據(jù)檢測數(shù)據(jù)確定相的關聲發(fā)射定位源的位置。對復雜結(jié)構(gòu)區(qū)域的聲發(fā)射定位源還應通過定位校準的采用方法確定其位置。定位校準采用模擬源方法，若得到的定位顯示與檢測數(shù)據(jù)中的聲發(fā)射定位源部位顯示一致，則該模擬源的位置為檢測到的聲發(fā)射定位源部位。3.NB/T47013.9條文及釋義3.NB/T47013.9條文及釋義6結(jié)果評價與分級6.1概述聲發(fā)射定位源的等級根據(jù)聲發(fā)射定位源的活性和強度來綜合評級，評價的方法是先確定聲發(fā)射定位源的活性等級和強度等級，然后再確定聲發(fā)射定位源的綜合等級。聲發(fā)射定位源活性聲發(fā)射定位源強度聲發(fā)射定位源綜合等級6.2聲發(fā)射源的活性分級以傳感器陣列中最大傳感器間距的10%長度為邊長或直徑劃出正方形或圓形評定區(qū)，落在同一評定區(qū)域內(nèi)的聲發(fā)射定位源事件，認為是同一源區(qū)的聲發(fā)射定位源事件。

如果聲發(fā)射定位源區(qū)的事件