摘要 由声发射信号特征分析爆破试验过程中16MnR乙炔瓶预制裂纹的活动。一种以范性形变松驰应力。由于形变引起壁厚的减薄和材料的加工硬化，爆破时发生快速撕裂；另一种是预制裂纹前沿多次发生低能量撕裂，最后的爆破也比较“平稳”。
主题词 爆破试验 声发射 裂纹活动 信号分析
本试验是对带有预制表面裂纹的16MnR乙炔瓶进行爆破试验，同时进行声发射监测。分析声发射（AE）信号，推断预制裂纹的活动状况。
1 试件的制备
试验用的16MnR乙炔瓶是两个外径约为260mm、壁厚5mm、工作压力1.2MPa的装有填料的旧瓶。用0.8mm铣刀在瓶的部位，沿轴向加工切口，然后用0.4mm铣刀使之尖锐化。试件V-1的裂纹长70mm，试件V-2裂纹长58mm，裂纹深度均为1/2壁厚，即2.5mm。
2 试验设备和仪器
试验用手动泵加压，同时用8900LOCAN-AT八通道声发射仪接收试验过程的声发射信号及装置在乙炔瓶上压力传感器的外参数信号。在试验过程中实时显示声发射事件的位置、总数、振幅以及声发射总计数随加载压力的变化。声发射传感器R15的频率范围是100-300kHz。传感器用磁性夹具固定在乙炔瓶上。
3 传感器布阵
用四个传感器在乙炔瓶筒体上按环绕式三角形布阵。图1a和b以平面坐标方式分别显示V-1和V-2两个试件上预制裂纹和声发射传感器在平面展开图的位置。图中用x，y表示传感器或预制裂纹两个端点的位置坐标。
4 试验过程及结果
按JB/TQ 753-89“在役压力容器声发射检测评定方法”规定对检测系统进行校准，然后加压试验。
4.1 加压过程
次加压：0-3MPa，卸载。
第二次加压：0MPa直至爆破，其中自3MPa至爆破保压台阶不少于三个，而且每次保压时间应≥5min。
图2a和b分别是试件V-1和V-2的加压曲线。
4.2 声发射检测结果
两个乙炔瓶都在12.9MPa爆破，试件V-1在预制裂纹上端撕开35mm，V-2在预制裂纹上端撕开12.5mm。
对声发射信号用三角形法定位。试件V-1在试验中共发生41个事件，声源位置如图3中黑点所示，

提取与预制裂纹相对应的声发射事件进行分析。图4，5、表1，2给出了这些声发射事件的总数、振幅及声发射总计数随压力增大的变化。
相应于试件V-1预制裂纹的声发射事件中，爆破前的13个事件均是低振铃计数、低能量的。虽然声发射总计数随压力增大上升是缓慢的，但声发射源的活动性仍是逐渐增大。在4.5MPa保压100s及在5.5MPa保压215s分别出现1个声发射事件；在8MPa保压154s及201s时共产生2个声发射事件。在12.9MPa爆破时，发生了强度极大的声发射事件，其振铃计数为51 765，能量为50 376，振幅为94dB。

相应于试件V-2预制裂纹的声发射事件中，爆破前的声发射事件总数较少，但每个事件的振铃计数比试件V-1的要大得多。在6.8MPa出现较高振铃计数的事件；在7.75MPa保压73s时出现了1个声发射事件；在由10.5MPa升压到11.3MPa的过程中。10.6MPa时出现了大振幅、高计数的声发射事件，标志了预制裂纹的开裂。升压至12.9MPa时发生爆破，在不足0.05s的时间内连续发生3个声发射事件（表3）。
5 讨论
V-1和V-2两个试件很凑巧都是在12.9MPa发生了爆破，但分析定位于预制裂纹附近的声发射事件信号参数，可以推断预制裂纹的活动是不同的。
试件V-1的预制裂纹在加压过程中，从1.68MPa开始至8.0MPa频频发生振幅＞60dB的声发射事件。这些事件是低振铃计数、低能量的，认为是裂纹的屈服区已经发生了较大的变形，从8.0-12.9MPa声发射处于“安静”阶段，表征屈服区材料进入加工硬化阶段，位错运动只能在很短的行程内进行，声发射信号很小。裂纹前端因变形引起有效壁厚减薄，以及材料的硬化造成大量弹性能的积储。最后，在12.9MPa试件发生瞬时性严重破坏，预制裂纹上端撕开35mm，乙炔瓶中填料严重喷溅，声发射信号幅度很高。
试件V-2的预制裂纹在次加压时没有出现声发射事件，第二次加压至6.8MPa时才开始产生声发射事件，在10.6MPa时产生突发性、高振铃计数事件，结合其它声发射参数判断，裂纹发生了开裂。最后，在12.9MPa乙炔瓶破坏是以快速低能量撕裂的方式发生的，相应的声发射信号与V-1爆破时的信号相比，幅度要小得多。
6 讨论
两个带有预制表面裂纹的16MnR乙炔瓶，虽然都在12.9MPa爆破，但声发射监测结果表明，预制裂纹的活动是不同的。
试件V-1预制裂纹频繁地发生大的变形，以松驰应力，直至屈服区加工硬化，最后，裂纹瞬时高速开裂、扩展，释放的能量。
试件V-2预制裂纹经历了大的变形后，以缓慢撕裂形式开裂，最后，裂纹快速低量撕裂，直至爆破。