手机版
|
目前，高能可贮存的液体导弹推进剂在军事、航天领域被广泛应用，这类推进剂都具有较强的腐蚀性、吸湿性和易燃、易爆、易挥发及毒性大的特点。但是，为满足靶场试验和部队训练、作战的需要，必须贮存一定数量的氧化剂和燃烧剂，这就不可避免的要用贮罐来贮存推进剂。在液体推进剂的贮存过程中，贮罐腐蚀将引起一些严重的后果。所以，液体推进剂贮罐的焊缝和裂纹的安全检测问题非常重要。在众多的无损检测方法中，声发射检测技术具有独特的优点，可以用于贮罐的状态监测。 2 声发射技术简介 固体受力时，其内部的缺陷或材料微观结构的不均匀性会引起应力集中，促使其塑性变形加大或引发裂纹的形成与扩展，这时会以这些缺陷为中心通过瞬态弹性波的形式迅速向外界释放能量。这种现象称为声发射 (Acoustic Emission，缩写为 AE)[1]。对声发射信号检测和分析就成为一种检测材料内部结构变化的有效手段，这就形成了声发射检测技术。基本原理如图 1 所示。 3 贮罐的声发射检测技术应用 3.1 贮罐的声发射检测设备 贮罐的声发射检测设备包括传感器、电缆、前置放大器、滤波器等。传感器采用的是频率范围 100～1000kHz 的宽频带传感器，传感器至前置放大器的电缆距离为 1.5m，前置放大器的动态范围应尽可能大，一般为 60dB～85dB，滤波器采用 100～350kHz 的带通滤波器。 3.2 贮罐的声发射检测试验及数据 贮罐是由圆柱和球罐组成，鉴于贮罐的圆柱直径较小，不能近似为平面;另外，球罐的声发射检测模型已经比较成熟，可以通过球罐的声发射检测虚拟模型进行模拟。根据贮罐的腐蚀过程将声发射源分为点区域、裂纹的产生和生长区域两种情况进行了模拟实验。 3.2.1 声发射源是一点区域 用铅笔芯在球罐(经度为 30.28°，纬度为36.04°)上的断裂信号模拟声发射信号，图 3(a)～(d)为一系列模拟声发射试验的典型参数图。由图3 可以看出，在腐蚀产生的初期，产生的声发射信号是很强烈的，由此可以观察微小裂纹的发展情况。 3.2.2 声发射源是裂纹的产生和生长区域 对于推进剂贮罐而言，我们最为关心的是裂纹的产生和生长时所发出的声发射信号，对上面的球罐可以进一步用铅笔芯断裂的声发射信号，来模拟推进剂贮罐的裂纹声发射信号。从图4(a)～(d)中，同样可以观察到整个裂纹产生过程中声发射信号参数的变化过程。裂纹产生后，随着能量的释放，裂纹进入一个相对稳定的阶段，声发射信号会很弱，但是如果裂纹继续扩展时，又会产生强烈的声发射信号。 4 结束语 通过本文的研究可得出以下结论： a. 声发射检测技术具有独特的优点，能使被检验的对象(缺陷)能动地参加到检验的过程中去，根据所发射声波的特点和诱发声波的外部条件，既可以了解缺陷的目前状态，也能了解缺陷的形成过程和在实际使用条件下可能的扩展和变化的趋势，这是一切静态无损检测所不能实现的。 b. 鉴于液体推进剂贮罐的特殊现场条件和安全保证的严格要求，在不加载的条件下，利用声发射检测技术对液体推进剂贮罐的焊缝和缺陷进行状态监控，这在理论和实际应用中是完全可以实现的。 |
