目前气瓶的无损检测方法主要有三种,分别为目视检测法、射线检测法、超声检测法,这其中目视检测法只能对缠绕层和内胆的表面进行外观检查,而射线和超声检测法只能对纤维层内部及与内胆粘接层进行检测。想要判定气瓶缺陷是来自纤维断裂、基体开裂还是内胆破裂?就需要我们选择一种更合理的无损方法来检测。
试验对象制备
选择一个用该玻璃纤维作为缠绕层的液化石油气瓶来制备试验对象。该气瓶充装系数为 0.42,该气瓶充装质量为 7.56 Kg,公称工作压力2.1 MPa,直径约290 mm,长度约440 mm,公称容积18 L。然后将气瓶充入等质量水,从 1.2m 处垂直落向冲头,在瓶体筒体段以及封头部位形成冲击损伤。带有冲击损伤气瓶如图所示,沿冲头刀刃部位形成一条冲击损伤,长度约 10 cm。
测试用声发射设备
试验需要的声发射仪器,包括硬件系统和软件系统,可以实时显示出声发射信号的波形和参数数据列表及各种类型的图表,用同轴电缆信号线将传感器和声发射检测仪连接,用数据线将电脑和声发射检测仪进行连接,在通常情况下可能需要声发射检测仪的地线接地。
打开电脑和声发射检测仪,检查各个通道运行是否正常。然后,测定实验环境的噪声,根据背景噪声水平,设置实验参数。实验中声发射仪器的数据采集参数为保证数据采集的一致性,在实验之前进行的环境噪声测试的结果可知,在实验中设置门槛值40dB,可以滤掉一部分环境的噪音,确保实验中数据采集的真实有效。
试验步骤
**布置传感器,将传感器布置在缠绕气瓶的筒体和瓶底及充装处,采用高真空硅脂耦合,用胶带固定传感器。然后连接声发射仪器:将传感器、前置放大器、声发射仪及电脑连接好,笔芯折断模拟声发射源,在各传感器附近断铅测试其幅度响应。为了保证试验数据的可靠性和重复性,在开始试验之前,按照GB/T 18182 要求,采用φ0.3mm,硬度为2HB 的铅芯,铅芯伸长2.5mm,与缠绕气瓶表面形成30°夹角进行折断,将折断的铅笔芯信号作为模拟源、这里我们要注意在仪器未开始之前需要测试背景噪声,然后根据测试的背景噪声设置仪器参数。启动疲劳仪器放入压力循环为7.5 次数/分。
试验结果:试验前至压力循环29000次之前,气瓶外观无可见变化。压力循环29000次,气瓶冲 击损伤部位,可见轻微损伤。压力循环31500次,气瓶冲击损伤部位,损伤部位明显。 压力循环34000次,气瓶冲击损伤部位损伤严重,内胆明显变形。压力循环34800次,气瓶冲击损伤部位,损伤严重发生泄漏。
数据分析
我们根据试验过程中气瓶损伤情况,以及声发射信号特征,选取压力循环1500次、7000 次、19000次、23000次、27000次、31500次、34000次的声发射数据进行分析。