立式储罐声发射在线检测技术的试验研究和应用--《浙江工业大学》2006年硕士论文
立式储罐声发射在线检测技术的试验研究和应用
【摘要】：随着经济的快速发展，在我国石油及其产品的储存显得特别重要，而作为储存用的立式储罐是必不可少的重要设备之一。立式储罐在使用过程中，受到多种不利因素的影响，不可避免地受到各种损伤。为保证立式储罐的安全，要对立式储罐开展检测，常规的无损检测方法需要在停机开罐情况下进行，检测费用高、耗时长、劳动强度大，还会造成一定程度的环境污染，并且很难做到全面检验，检验结果对缺陷的活性不加区分。声发射技术具有动态检测、在线检测、整体检测、对活性缺陷敏感、检测经济、快速等优点，可提高检测的有效性，降低检测费用，减轻检测劳动强度。广大储罐使用单位迫切需要用这种先进的检测方法来对他们的储罐进行检测，检验单位也非常希望用这种更有效的检验方法来开展检测工作，提高检验装备。为此，开展立式储罐声发射在线检测技术的试验研究，加快声发射技术在立式储罐检验中的应用、推广，确保立式储罐的安全运行，具有重要的理论和实际意义。
立式储罐最容易发生问题的部位在储罐底部，储罐底部的缺陷中能产生声发射有效声源的最主要的两种缺陷是泄漏和腐蚀，本文针对现场立式储罐声发射检测的实际情况，选择以罐底板的腐蚀和泄漏为研究对象，开展立式储罐泄漏和腐蚀的声发射在线检测技术研究。主要内容是通过对立式储罐泄漏和腐蚀现象的分析，分析了立式储罐声发射的有效活动声源，通过制作模拟试验装置，进行了模拟试验，试验结果证明了立式储罐声发射检测技术的可应用性、有效活动声源的变化规律及有效声源的定位方法。以此为指导，开展了实际立式储罐的声发射在线检测应用研究，检测的结果用常规无损检测的方法进行开罐复验，结果证明了立式储罐的声发射在线检测是有效的、可行的。
研究和应用的结果表明，立式储罐声发射在线检测技术具有重要的应用价值，应大力加强声发射检测技术的研究和推广应用工作。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：TH878【目录】：
摘要3-4ABSTRACT4-7第一章 绪论7-19 1.1 选题意义7-8 1.2 声发射检测技术概述8-12
1.2.1 声发射技术原理8
1.2.2 声发射技术的特点8-9
1.2.3 世界声发射技术的发展历程和现状9-10
1.2.4 我国声发射技术的发展历程和现状10-11
1.2.5 我国声发射技术发展趋势11-12 1.3 立式储罐检测技术的现状和问题12-15
1.3.1 立式储罐的主要破坏形式12
1.3.2 立式储罐检测技术研究进展12-15 1.4 声发射技术在立式储罐检测中的研究进展15-17
1.4.1 声发射检测立式储罐的优点15-16
1.4.2 立式储罐声发射检测的原理16
1.4.3 立式储罐声发射检测的研究进展16-17 1.5 本文的研究目的及主要内容17-19
1.5.1 本文研究目的及意义17-18
1.5.2 本文研究的主要内容18-19第二章 立式储罐声发射有效声源分析19-24 2.1 立式储罐罐底的有效声源19 2.2 立式储罐的腐蚀、泄露19-22
2.2.1 立式储罐常见腐蚀类型20-21
2.2.2 立式储罐的腐蚀破坏21
2.2.3 立式储罐泄露的形式21
2.2.4 立式储罐罐底主要有效声源的特征21-22 2.3 泄漏产生的有效声源22-23
2.3.1 涡声22
2.3.2 喷流噪声22-23 2.4 小结23-24第三章 模拟立式储罐罐底泄漏的试验研究24-32 3.1 试验方法24 3.2 模拟试验立式储罐装置的制作24-25
3.2.1 试验立式储罐罐体的制作24-25
3.3.2 模拟泄漏孔的制作25 3.3 试验系统25-26
3.3.1 试验立式储罐的要求26
3.3.2 声发射检测系统的配置26 3.4 试验过程26-27
3.4.1 试验方案的确定26
3.4.2 传感器的布置26-27
3.4.3 系统灵敏度的标定27
3.4.4 试验27 3.5 试验结果与分析27-31
3.5.1 声发射检测数据分析27-31
3.5.2 声源定位图分析31 3.6 小结31-32第四章 模拟立式储罐罐底腐蚀损伤试验研究32-42 4.1 试验装置的建立32-34
4.1.1 立式储罐基础受力状态的模拟32-33
4.1.2 模拟试件的制作33
4.1.3 试验装置的组装33-34 4.2 检测系统34-35
4.2.1 应变测量检测系统34-35
4.2.2 声发射检测系统35 4.3 试验过程35-36 4.4 试验结果与分析36-40
4.4.1 声发射检测数据分析36-37
4.4.2 典型声源定位图分析37-39
4.4.3 角虫发信号与定位点信号参量分布比较39-40 4.5 小结40-42第五章 立式储罐罐底板声发射现场测试与在线检测42-54 5.1 概况42 5.2 罐底声发射(在线)检测、监测的过程42-43
5.2.1 声发射检测系统42
5.2.2 检测程序42-43 5.3 G510罐充水条件下的底板声发射监测43-51
5.3.1 基本情况43
5.3.2 第一次充水条件下的声发射监测43-48
5.3.3 第二次充水条件下的声发射监测48-51
5.3.4 两次测试的结果分析51 5.4 G503柴油储罐(5000m~3)底板的声发射在线监测51-53
5.4.1 基本情况51
5.4.2 检测与复验结果对比51-53 5.5 小结53-54第六章 结论和展望54-56参考文献56-58致谢58
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京公网安备74号声发射技术在混凝土研究中的应用--《无损检测》2000年09期
声发射技术在混凝土研究中的应用
【摘要】：混凝土声发射特性的研究已有近 40 a(年 )的历史 ,研究证实它与混凝土性能有重要关系。结合作者在这方面的研究工作 ,分析和回顾了声发射技术在混凝土研究中的应用和发展 ,并指出声发射技术是研究混凝土性能的一个重要手段。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TU528【正文快照】：
材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂 ,以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射或应力波[1] 。这种弹性波一边进行多重反射 ,反复变换波形 ,一边传播。作为表面振动可被声发射 ( AE)换能器接收。人们很早就注意到这种现象 ,但作为一门技术和有科学价值的研究工作是
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王文志;[D];武汉大学;2004年
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常宏飞;[D];东北电力大学;2011年
张森;[D];哈尔滨工程大学;2005年
丁穗坤;[D];大连理工大学;2011年
徐慧;[D];南京林业大学;2005年
印欣运;[D];清华大学;2005年
杨黎明;[D];西南交通大学;2003年
江云飞;[D];南京航空航天大学;2005年
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桥梁无损检测技术理论和工程应用探索
桥梁无损检测技术理论和工程应用探索
摘要：系统地阐述了桥梁无损检测技术的特点，结合近年来的研究现状及最新的研究动向，较全面地论述了桥梁无损检测技术的内涵。从桥梁结构的损伤机理和桥梁检测的况,展望了无损检测技术在理论探索和工程应用两个方面的发展方向。...
桥梁无损检测技术理论和工程应用探索
郝忙利& 李粉玲
(西安市市政建设集团(有限)公司& 710054& 西安)
&&& 无损检测(Nondestructive Evaluation，NDE)技术是指在不影响结构或构件性能的前提下，通过测定某些适当的物理量来判断结构或构件某些性能的检测方法。无损检测技术是多学科紧密结合的高技术产物，现代材料学和应用物理学的发展为元损检测技术奠定了理论基础，而现代电子技术和计算机科学的发展又为无损检测技术提供了现代化的测试工具。
&&& 1.1技术内涵
&&& 随着桥梁技术的飞速发展，对既有结构损伤的评定，已越来越依赖于仪器对结构进行检测为手段。作为一种检测技术，元损检测主要用于结构安全直接有关的宏观力学性能及宏观缺陷的测试方面，在桥梁工程中的应用，主要与下面几个方面息息相关：
&&& (1)桥梁自身材料和结构方面的特性；
&&& (2)合理选取反映桥梁整体或局部的某些性能的物理量，并确定相互之间的函数关系；
&&& (3)检测方法的改进和检测仪器的更新。元损检测技术在桥梁检测中的应用十分广泛，总体上可以概括为基于整体的结构状况识别和基于局部的构件损伤识别。桥梁是一个由多种材料，不同结构组合而成的大型综合系统，系统各个成分的重要性、应力状态、易损性不一，刚度、动力特性也相差甚远，所以造成桥梁检测的范围十分广泛、复杂。
&&& 识别桥梁的损伤，我们应该关注的是对结构功能产生严重影响的那些损伤，从这一意义出发，将桥梁的损伤归结为材料损伤和结构受力损伤两大主要的
损伤形式。
&&& 钢筋和混凝土是目前桥梁工程中最主要的两种结构材料，桥梁的工作性质和受力状况决定了桥梁的损伤形成和发展，反映到材料方面则主要表现为疲劳损伤和钢筋锈蚀。混凝土是一种多相复合材料，内部结构较为复杂。混凝土构件在投入使用前，其内部就已经有微裂缝存在，这种微裂缝首先在较大骨料颗粒与砂浆或水泥的接触面形成，主要是由于混凝土凝结和硬化过程中水泥的干缩而引起的。对钢筋而言，使用前同样存在缺陷，由于冶炼时杂质的存在，不仅在微观上破坏钢材的连续性，而且在一定条件下会成为导致钢材锈蚀的阳极，是钢材产生电化腐蚀的直接根源。另外，混凝土梁的主筋有时是由几根钢筋焊接而成，这也会制造出有利于损伤发生和发展的薄弱环节，如焊缝中的微裂缝、焊接过程中的残余应力等。当结构受力时，这些部位将导致应力集中而首先出现破坏，是桥梁损伤产生的根源。
&&& 从结构受力的角度分析，桥梁投入使用后，要经历使用荷载、超常荷载、偶发荷载(如飓风、地震等)的作用，特别是竖向荷载的重复作用，还会经受各种环境因素，如日照、温差、冻融循环、风霜雨雪等，将会导致桥梁构件的抗力退化，特别是疲劳退化和主筋腐蚀引起的强度退化，从而导致结构受力损伤，形成裂缝。此外，由于结构基础沉降及构件预应力损失所引起的应力重分布，结构环境中不确定性因素的影响等原因，使损伤机理的分析日益多元化、微元化。特别
是近年来，随着人们对大型悬挂体系结构中风致振动、温度应力等因素的日益关注，更是加剧了这一趋势的发展。
2.桥梁无损检测技术的研究现状与最新动态
&&& 2.1研究现状
&&& 传统的无损检测技术发展很快，目前已有超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、磁试验、Y或X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等数十种之多。除振动试验分析法以外，多数元损检测技术属于局部检测方法。
&&& 2.2存在问题
&&& 某些元损检测技术应用桥梁结构上还存在着一些不利因素，如7或X射线检测法只能检测一定厚度范围内的混凝土，对检测空间有一定要求，且有一定的放射性危险；超声检测虽然对钢结构检测效果较好，但对混凝土类各向异性材料的检测不够准确，检测设备成本较高；红外检测法可远距、快速的进行检测诊断，但检测成本较高且对交通流量有影H向。局部检测方法需要人工作地毯式搜索，虽较费时费力且可靠性差，但对于量大面广的中小桥梁来说，从技术、经济上考虑，人工检测仍然是一种重要的比较现实的技术管理手段。
&&& 2.3最新发展
&&& 近年来，致力于桥梁检测，研究人员提出了许多成功的方法对桥梁进行非破坏性评估。一些新的方法被广泛应用于桥梁检测，如利用相干激光雷达测试桥梁下部结构的挠度，利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形状态，利用双波长远红外成像检测桥梁混凝土层的损伤，利用磁漏摄动检测钢索、钢梁和混凝土内部的钢筋等等。随着振动实验模态分析技术的发展，运用振动测试数据进行结构动力模型修正理论得到了充分的发展，为桥梁结构的安全检测开辟了新的途径。基于振动模态分析技术，人们研究发现，结构的动力响应是整体状态的一种度量，当结构的质量、刚度和阻尼特性发生变化时，选用结构振动模态作为权数，对结构损伤前后的模态变化量进行加权处理，从而实现对单元损伤的识别和有效定位。
3.无损检测技术的展望
&&& 3.1理论研究探索
&&& 无损检测方法必须建立在被检测的某些性能与适当的物理量之间相互关系的基础之上。一般采用两种方法，一是建立在大量试验基础之上的归纳法，即是用回归分析方法确定检测性能与要评价量之间的经验关系。这种方法不仅工作量巨大，受限制的客观因素多，而且常有一定的主观盲目性，主要用于元损检测技术的初期的理论研究。另一种是以基础科学的基本原理为依据的演绎法，以要评价量与物理量之间的理论联系为基础进行逻辑推理，从理论上确定其间的相互关系，然后再作适当的试验验证。另外，由于科学技术的发展，学科交叉的现象日益普遍，特别是将一些高新技术的最新研究成果应用于元损检测技术的研究，必将推动该技术的飞速发展。
&&& 总之，元损检测技术是多学科综合的一门应用技术，是建立在基础学科的基础之上的，只有从基础理论中不断吸收养分，才能不断完善和发展。无损检测技术的研究，应善于把基础理论与工程实践结合起来，建立起理论研究与工程应用联系的桥梁，完善现有的方法和开辟新的途径。
&&& 3.2工程应用探索
&&& 无损检测技术的工程应用取决于现有检测手段和检测仪器的更新。近年来，在对原有检测方法进一步完善的同时，又出现了综合法，许多学者认为，综合法可以从不同的检测参数中获取较多的信息，并可清除部分不利因素的影响，因而误差较小，是今后检测强度方法的主要研究方向。
&&& 对于缺陷检测技术，大多是以波动传播为基础。波形接收信号分析技术和脉冲回波技术的发展是元损检测技术值得注意的方向，已经出现了许多新的方法，如雷达波、红外热谱、激光、超声波等方式。一般认为，这类依靠远程(非接触)辐射传递信息的高速检测技术，在工程应用中是一个极具前途的研究方向。随着测试方法和电子技术的发展，元损检测仪器也发展到一个新的水平。近年来，高灵敏传感系统(如红外、微波、射线等系统)的不断出现，使无损检测技术的传感系统向多元化、智能化的方向发展，使检测仪器向专用化、小型化、一体化、集约化的方向发展。检测仪器的研究是无损检测技术发展的基础，如何将电子技术与检测技术紧密结合起来，也是值得我们关注的问题。
&&& 大型桥梁结构安全性问题的日益突出，为无损检测技术的发展提出了更高的要求，无损检测技术应着眼于未来，作为一项系统工程来规划。今后的方向是扩大先进检测技术的应用范围，并积极研究、应用小型的自动化程度较高的检测仪器。传统的检测方法一般可以对桥梁的外观及部分结构特性进行监测，对桥梁局部关键结构构件、节点可以进行较为合理的损伤判断，然而难以全面反映桥梁的整体健康状况，对于桥梁结构的安全程度、剩余寿命难以作出系统的评估。国内外学者普遍认同并致力于研究的元损检测方法是结合系统识别、振动理论、振动测试技术、信号采集等跨学科技术的试验模态分析法。目前，该整体检测技术在一些局部范围内取得了积极的效果。一种比较现实的损伤检测方法可能是综合整体损伤定位与局部细化检测两种手段的技术。
参考文献：
[1]铁志杰．《21世纪桥梁管理的无损检测[J]》．国升桥梁，1999(4)．
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(本文来源：陕西省土木建筑学会& 文径网络：尚雯潇 尹维维 编辑& 文径 审核)
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