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山东省特种设备检验研究院承压设备无损检测第9部分：声发射检测山东省特种设备检验研究院王春茂NB/T47013.9-2012山东省特种设备检验研究院NB/T47013.9条文及释义制订过程523制订的背景和依据1山东省特种设备检验研究院1.制订的背景和依据1.1声发射基础知识在受载条件下，材料中局部域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射（AcousticEmission,简称AE）。该技术特别适用于探测材料在受载条件下内部出现裂纹的萌生和扩展，适合于大型结构件的快速检测和完整性评价。山东省特种设备检验研究院1.制订的背景和依据1.1声发射基础知识声发射检测的主要目标确定声发射源的部位鉴别声发射源的类型确定声发射发生的时间或载荷评定声发射源的严重性一般而言，对超标声发射源，要用其他无损检测方法进行局部复检，以精确确定缺陷的性质与大小。山东省特种设备检验研究院1.制订的背景和依据声发射特点（优点）1.声发射是一种被动的动态检验方法，声发射探测到的能量来自被测试物体本身，而不是象超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供；2.能检测到活性缺陷；3.在一次试验过程中，能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态；4.适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报；5.由于对被检件的接近要求不高，而适于其它方法难于或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境6.由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它方法受到限制的形状复杂的构件。山东省特种设备检验研究院1.制订的背景和依据山东省特种设备检验研究院声发射特点（缺点）（1）声发射特性对材料甚为敏感，又易受到机电噪声的干扰，因而，对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验；（2）声发射检测，一般需要适当的加载程序。多数情况下，可利用现成的加载条件，但有时，还需要特作准备；（3）声发射检测只能给出声发射源的部位、活性和强度，不能给出声发射源内缺陷的性质和大小，仍需依赖于其它无损检测方法进行复验。1.制订的背景和依据山东省特种设备检验研究院1.制订的背景和依据主要依据和参考资料国内声发射检测技术的科研成果及现场应用案例GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法注：GB/T18182-2012于2012年12月31日发布，2013年7月1日实施GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写ASME第Ⅴ卷第12章（2007）山东省特种设备检验研究院2.制订过程2009年9月组建标准工作组；2009年10月起草标准初稿；2009年11月形成征求意见稿；2010年5月形成标准送审稿；2011年5月形成标准报批稿；2012年1月4日，国家能源局发布公告，2012年3月1日实施。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义1.范围NB/T47013的本部分规定了金属材料承压设备的声发射检测方法和结果分级与评价。本部分适用于在制和在用金属承压设备活性缺陷的声发射检测和监测。本部分不适用于泄漏声发射检测和监测。该标准适用范围不仅仅局限于GB/T18182的金属压力容器，而是扩展至金属材料承压设备；根据长期的试验研究和应用分析，泄漏声发射信号为连续型信号，其声发射定位、结果评价方法与活性缺陷也不相同，因此本部分不适用于泄漏声发射检测和监测。JB/T10764-2007无损检测常压金属储罐声发射检测及评价方法山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T12604.4无损检测术语声发射检测GB/T19800无损检测声发射检测换能器的一级校准GB/T19801无损检测声发射检测声发射传感器的二级校准GB/T20737无损检测通用术语和定义NB/T47013.1承压设备无损检测第1部分：通用要求NB/T47013.2承压设备无损检测第2部分：射线检测NB/T47013.3承压设备无损检测第3部分：超声检测NB/T47013.4承压设备无损检测第4部分：磁粉检测NB/T47013.5承压设备无损检测第5部分：渗透检测NB/T47013.6承压设备无损检测第６部分：涡流检测NB/T47013.7承压设备无损检测第7部分：目视检测NB/T47013.8承压设备无损检测第8部分：泄漏检测NB/T47013.10承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义3术语和定义GB/T12604.4、GB/T20737和JB/T4730.1界定的以及下列术语和定义适用于本部分。3.1声发射源acousticemissionsource材料中能量快速释放而产生瞬态弹性波的物理源点或部位。3.2声发射定位源acousticemissionlocationsource通过分析声发射数据确定的被检工件上声发射源的位置。3.3活性activity声发射源的事件数随加载过程或时间变化的程度。3.4强度intensity声发射源的事件所释放的平均弹性能。3.5活性缺陷activedefect因载荷作用而产生瞬态弹性波释放的缺陷明确了声发射源、声发射定位源的概念山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义4一般要求4.1概述声发射检测的一般要求应符合JB/T4730.1的有关规定外，还应符合4.1-4.6的规定。4.2声发射检测系统声发射检测系统应包括传感器、前置放大器、系统主机、显示和存储单元。检测系统的性能应符合附录A的要求。4.3压力指示装置检测时被检件上应有压力指示装置，并在有效校准期内，其最大量程应在最高试验压力的1.5-3倍的范围。4.4系统校准声发射传感器、前置放大器和系统主机每年至少进行一次校准。声发射传感器的校准按GB/T19800和GB/T19801的要求进行，其他部件的校准按仪器制造商规定的方法进行，其结果不低于本附录A的要求。仪器使用单位应制定校准作业指导书，校准结果应有相应的记录和报告。与GB/T18182-2000相比增加了附录A对仪器性能的要求；该本部分没专门提出人员资格要求。山东省特种设备检验研究院山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义4.5工艺规程4.5.1应按照JB/T4730.1的要求制定声发射检测通用工艺规程，检测工艺规程至少包含如下内容：a)～n)4.5.2对于每台承压设备的声发射检测，应按照通用检测工艺规程制定声发射检测方案或声发射检测工艺卡。（操作指导书）4.6安全要求本部分没有完全列出进行检测时所有的安全要求，使用本部分的用户有义务在检测前建立适当的安全和健康准则。检测过程的安全要求如下：a)检测时被检件的壁温应比其材料的脆性转变温度至少高30℃b)检测人员应根据检测地点的要求穿戴防护工作服和佩戴有关的防护装备；c)如有要求，使用的电子仪器应具有防爆功能；d)在进行气压试验时，应制定特别的安全措施；e)在线检测时，应避免安全阀过早或突然开启引起的危险后果，尤其是被检件内存储有毒或易燃、易爆等危害性介质时。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义5检测方法5.1检测前的准备5.1.1资料审查资料审查应包括下列内容a)设备制造文件资料：产品合格证、质量证明书、竣工图等；b)设备运行记录资料：开停车情况、运行参数、工作介质、载荷变化情况以及运行中出现的异常情况等；c)检验资料：历次检验报告d)其他资料：修理和改造的文件资料等。5.1.2现场勘查在勘查现场时，应找出所有尽可能出现的噪声源，如脚手架的摩擦、内部或外部部件的移动、电磁干扰、机械振动和流体流动等。应尽可能排除这些噪声源。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义5.1.3检测条件确定根据现场情况确定检测条件，建立声发射检测人员和加压控制人员的联络方式。5.1.4传感器阵列的确定根据被检件几何尺寸的大小以及检测目的，确定传感器布置的阵列。如无特殊要求，相邻传感器间的间距应尽量接近。附录B给出了部分型式承压设备的声发射传感器布置示意图。5.1.5确定加压程序根据声发射检测的目的和承压设备的实际条件，确定加压程序。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义5.2传感器的安装传感器的安装应满足如下要求：a)按照确定的传感器阵列在被检件上确定传感器的安装的具体位置。整体检测时，传感器的安装应尽量远离人孔、接管、法兰、支座、支柱、垫板和焊缝部位；局部检测时，被检部位尽量位于传感器阵列中间；b)对传感器的安装部位进行表面处理，使其表面平整并露出金属光泽；如果表面有致密的保护层，也可予以保留，但应测量保护层对声发射信号的衰减；c)在传感器的安装部位涂上耦合剂，耦合剂应选用声耦合性能良好的材料，推荐采用真空脂、凡士林、黄油等材料，选用耦合剂的使用温度等级应与被检工件表面温度相匹配。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义d)将传感器压在被检件的表面，使传感器与被检件表面达到良好的声耦合状态；e)采用磁夹具、胶带纸或其他方式将传感器牢固固定在被检件上，并保持传感器与被检件和固定装置的绝缘。f)对于低温或高温承压设备的声发射检测，可以采用声发射波导（杆）来改善传感器的耦合温度，但应测量波导杆对声发射信号衰减和定位特性的影响。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义5.3声发射系统的调试5.3.1概述将已安装的传感器与前置放大器和系统主机用电缆线连接，开机预热至性稳定工作状态，对声发射检测系统进行初步工作参数设置，然后按5.3.2～5.3.6的要求依次对系统进行调试。5.3.2模拟源用模拟源来测试灵敏度和校准定位。模拟源应能重复发出弹性波。可以采用声发射信号发生器作为模拟源，也可以采用∮0.3mm、硬度为2H的铅笔芯折断信号作为模拟源。铅芯伸出长度约为2.5mm,与被检件表面的夹角为30°左右，在离传感器中心（100±5）mm处折断，其响应幅度值应取三次以上相应的平均值。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义5.3.3通道灵敏度测试在检测开始之前和结束之后应进行通道灵敏度的测试。要求对每一个通道进行模拟源声发射幅度值响应测试，，每个通道响应的幅度值与所有通道的平均幅度值之差应不大于±4dB。如果系统主机有自动传感器测试功能，检测结束后可采用该功能进行系统通道灵敏度测试。5.3.4衰减测量应进行与声发射检测条件相同的衰减测量。衰减测量应选择远离人孔和接管等结构不连续的部位，使用模拟源进行测量。如果已有检测条件相同的衰减特性数据，可不再进行衰减特性测量，但应把该衰减特性数据字本次检验记录和报告中注明。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义5.3.5定位校准采用计算定位时，在被检件上传感器阵列的任何部位，声发射模拟源产生的弹性波至少能被该定位阵列中的传感器收到，并得到唯一定位结果，定位部位与理论位置的偏差不超过该传感器阵列中最大传感器间距的5%。采用区域定位时，声发射模拟源产生的弹性波应至少能被该区域内的一个传感器接收到。5.3.6背景噪声测量通过减低门槛电压来测量每个通道的背景噪声，设定每个通道的门槛电压至少大于背景噪声6dB，然后对整个检测系统进行背景噪声测量。在制的承压设备和停产进行声发射检测的承压设备背景噪声测量应不低于5min，在进行在线检测的承压设备背景噪声测量应不少于15min。如果背景噪声接近或者大于所被检材料活性缺陷产生的声发射信号强度，应设法消除背景噪声的干扰，否则不宜进行声发射检测。山东省特种设备检验研究院3.NB/T47013.9条文及释义5.4检测5.4.1加压程序5.4.1概述应根据被检件相关法规、标准和（或）合同的要求来确定声发射检测最高试验压力和加压程序。升压速度一般不应大于0.5MPa/m