压力容器用钢的声发射特性

典型压力容器常用的碳钢在拉伸应变下的声发射行为可以总结为如下特征:
(1) 应变值低于门槛应变时,无声发射信号产生。对于典型的压力容器用钢,门槛应变约为屈服应变的60 %。
(2) 如果应变以常应变率增加,声发射率将从门槛应变时的零增加到屈服应变时的极大值。
(3) 过了屈服点之后,声发射率将随着应变率的增加而下降。
(4) 随着应变的继续增加,声发射率将再次开始上升,此处对应于材料加工硬化的开始。
(5) 最终的断裂将产生高能量(信号强度) 的突发型声发射信号。
(6) 如果在门槛应变之上应变保持不变,在一定时间内声发射将继续产生,但最终将停止。
(7) 如果在门槛应变之上载荷保持不变,随着应变的增加声发射将继续产生直到材料断裂。
(8) 经典声发射理论认为,如果试样经过加载、卸载、再加载,在达到第一次最大载荷之前,将不产生声发射信号。这一现象被称为Kaiser 效应。通常对于低于屈服应力下的应变,Kaiser 效应将很好地被遵守。
(9) 材料也存在违反Kaiser 效应的情况,即在达到第一次最大载荷之前,将有声发射信号产生,这一现象被称为Felicity 效应。在应力值接近屈服应力、应变值位于屈服应变左右而且存在应变梯度的情况下,Felicity 效应极易被观察到。在金属中,Fe2licity 效应是严重结构缺陷存在的指示器。16MnR 钢是我国压力容器最常用的材料,关于其拉伸试样的形变和断裂声发射特性,国内已有许多研究报导[19～21 ] 。中国特种设备检测研究中心和大庆石油学院也在以前承担的科研项目中对16MnR 材料及焊接试样的声发射特性进行了系统研究[22 ] ,以下为其试验结果:
(1) 16MnR 压力容器用钢的屈服可以产生大量可探测的声发射信号。其塑性变形的信号多为连续形,不能形成有效的定位。断裂时释放的能量很高,其声发射信号可定位。
(2) 表面裂纹和典型埋藏缺陷的开裂和扩展可产生一定数量的突发型声发射信号,并可以形成有效的声发射定位源。
(3) 有焊缝和无焊缝试样无论在无缺陷或有表面裂纹情况下, 其声发射特性基本相同。