● 摘要
Q345B低合金钢是重要的服役结构材料，在一些服役环境中需要承受载荷和高温的共同作用。声发射是一种有效的无损检测方法，可以对各种材料动态的损伤过程进行监测。本文对Q345B钢在25℃、200℃、300℃、400℃四个温度下拉伸形变损伤过程中的力学性能特征和相应的声发射监测信号进行了研究，进而研究了Q345B低合金钢高温损伤的评估理论和方法，并初步探索了在高温环境中进行声发射源定位的方法。
声发射导波杆的辅助对于高温声发射监测实验具有重要的作用，本文设计的声发射导波杆具有良好的散热效果，并在信号传导时具有较高的准确性和稳定性，符合高温声发射监测研究的需要。
高温下Q345B钢的力学性能与常温时有较大差异，屈服强度随温度上升而下降，抗拉强度因为在200℃、300℃时出现PLC效应而有所增强，在400℃左右抗拉强度开始下降。Q345B钢高温应力学性能变化的声发射监测信号特征也与常温下不同，位错解钉扎与运动过程受温度影响导致屈服阶段的声发射信号量降低，并在PLC效应产生的区间形成低幅值的声发射信号带。声发射信号分布特征变化的出现时间节点与应力特征变化相符合，表明声发射监测信号能够对高温环境中Q345钢的拉伸形变损伤过程进行有效的表征。
对声发射信号进行双谱估计可以对有效信号和背景噪声信号进行区分，双谱模量的对比分析还可以对不同声发射源产生的信号进行分类；通过小波变换可以按频率段对声发射信号进行分解与重构，获得主要信号能量所在的频率带，从能量角度对不同的声发射源进行评估。综合双谱估计和小波变换的分析结果可以对Q345B钢所处的损伤状态进行评估，对可能产生的失效事故起到预警作用。
高温声发射源定位实验结果表明声发射定位能够追踪到Q345B钢在高温拉伸形变损伤的过程中的结构变化产生的位置和分布特征，200℃、300℃时Q345B钢拉伸应变硬化阶段的PLC效应产生的声发射定位信号也出现明显的聚集特征。常温和400℃下接近断裂时，有团簇出现的定位信号，标志着该区域受应力集中产生严重的颈缩，并导致Q345B钢的最终断裂。