304奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性和可加工性,被广泛应用在石油化工行业的关键设备和关键部件中,结构服役环境的恶劣性和不确定性使得304不锈钢容易发生应力腐蚀开裂,从而导致结构早期失效,因此有必要展开应力腐蚀开裂损伤的检测研究。声发射作为一种无损检测技术可以有效判断应力腐蚀损伤的存在性,识别腐蚀损伤阶段,评估腐蚀损伤状态,从而保障结构的安全与完整性。本文以304奥氏体不锈钢为研究对象,以声发射技术为手段展开应力腐蚀损伤的相关研究,综合运用实验研究和数值分析两种方法,实现对304不锈钢应力腐蚀损伤的检测和损伤类型的声发射信号表征。主要研究内容有:(1)304不锈钢应力腐蚀开裂敏感性研究利用逐步回归分析方法研究氯化钠浓度、硫酸浓度和拉伸速率与敏感性指数之间的关系,通过均匀实验设计方法展开慢速率拉伸实验设计,进行7组实验,以力学参数和声发射参数分别作为敏感性指数,建立了三种敏感性指数与影响因素间的量化关系模型,为后续应力腐蚀实验的腐蚀溶液和拉伸速率等参数选取提供指导。(2)304不锈钢应力腐蚀开裂过程的声发射检测与分析通过四点弯恒应变实验和慢应变速率拉伸实验两种实验方法,模拟应力腐蚀开裂过程,最终四点弯实验得到了点蚀扩展过程,慢应变速率拉伸实验得到了裂纹开裂阶段。利用声发射参数图发现声发射特征参数与应力腐蚀过程有一定对应关系,通过K均值聚类分析,两类实验中的声发射信号被有效分为四类,根据每类信号参数特征,建立声发射信号类型和应力腐蚀损伤类型的对应关系,获得了应力腐蚀过程中各损伤模式的声源参数特征。(3)基因遗传聚类算法的腐蚀声发射信号处理传统的K均值聚类方法对处理有离散值的数据效果较差,聚类结果容易陷入局部最优,将基因遗传算法和K均值聚类方法相结合,对两种实验声发射信号进一步聚类分析。四点弯恒应变实验中声发射数据有离散点存在,该算法有效地将声发射信号聚成四类,聚类效果优于传统K均值聚类方法;两种聚类方法对慢速率拉伸实验数据处理的结果类似,都有效获得了应力腐蚀损伤模式与信号参数间的关系,两种方法效果相同。(4)应力腐蚀开裂损伤评估为确定304不锈钢应力腐蚀损伤状态与严重程度,提取了声发射信号累积计数曲线一阶、二阶导数值和信号波形声发射熵参数,并利用损伤矩阵图获得了损伤的严重程度,把严重度分为四个等级,利用损伤矩阵图可以获得任意时间段内的应力腐蚀损伤状态,为结构的安全性判断提供参考。