強(qiáng)地震等意外載荷導(dǎo)致的殘余應(yīng)力和塑性變形對承壓核電管道、容器等關(guān)鍵部件構(gòu)成嚴(yán)重安全威脅,電磁無損檢測方法是對其進(jìn)行定量評價以確保結(jié)構(gòu)安全的重要手段。殘余應(yīng)力和塑性變形影響電磁無損檢測信號機(jī)理不同,且兩者往往不可分割,對其分別進(jìn)行評價的已有方法尚需提高精度。為揭示塑性變形和殘余應(yīng)力在電磁無損評價中的相互影響規(guī)律,確立塑性變形-殘余應(yīng)力定量電磁無損評價方法,本項目擬開展研究包括:1)建立多種評價殘余應(yīng)力/塑性變形的在線/離線電磁無損檢測系統(tǒng)并驗(yàn)證有效性;2)對核電不銹鋼/碳素鋼試件導(dǎo)入不同塑性變形-殘余應(yīng)力狀態(tài)并進(jìn)行相關(guān)在線電磁無損檢測實(shí)驗(yàn),分析力學(xué)參數(shù)與檢測信號的相關(guān)性及塑性變形/殘余應(yīng)力在檢測中的相互影響;3)抽取和融合不同檢測方法信號,建立殘余應(yīng)力和塑性變形同步定量評價方法,開發(fā)驗(yàn)證綜合評價系統(tǒng);4)基于雙軸應(yīng)力、高溫環(huán)境和核電結(jié)構(gòu)模擬試件,驗(yàn)證所開發(fā)系統(tǒng)對實(shí)際核電結(jié)構(gòu)無損評價的適用性。
本項目針對強(qiáng)磁性低活化鋼和非磁性304奧氏體不銹鋼核電結(jié)構(gòu)典型材料,以建立復(fù)合狀態(tài)下殘余應(yīng)力-塑性變形的定量電磁無損評價方法為目標(biāo),開展了如下研究:1)建立了復(fù)合狀態(tài)下殘余應(yīng)力-塑性變形電磁無損評價方法和檢測系統(tǒng);2)明確了復(fù)合狀態(tài)下殘余應(yīng)力與塑性變形對電磁無損檢測信號的影響規(guī)律;3)建立了基于磁檢測信號的復(fù)合狀態(tài)殘余應(yīng)力-塑性變形同步評價方法;4)研究了實(shí)際環(huán)境下塑性變形電磁無損評價方法的適用性。 經(jīng)四年研究,全面實(shí)現(xiàn)了項目的預(yù)期研究目標(biāo)。取得主要理論和技術(shù)成果包括: 1)實(shí)驗(yàn)研究了巴克豪森磁噪聲法、增量磁導(dǎo)率法與非線性漏磁法評價低活化鋼塑性變形的可行性,開發(fā)了融合多磁檢測信號的塑性變形/殘余應(yīng)力一體化無損評價方法,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有效性。 2)實(shí)驗(yàn)研究了變形履歷和疲勞損傷對低活化鋼塑性變形電磁無損檢測方法的影響,發(fā)現(xiàn)兩者對增量磁導(dǎo)率法與非線性漏磁法檢測信號的影響不大,但磁噪聲方法對變形履歷較為敏感,在復(fù)雜工況下可能導(dǎo)致較大誤差。 3)通過微觀分析研究了塑性變形對低活化鋼電磁無損檢測信號的影響機(jī)制,發(fā)現(xiàn)在同等塑性變形下,密度較小的微觀缺陷會增強(qiáng)、而密度較大的微觀缺陷會阻礙磁疇壁移動,影響巴克豪森磁噪聲信號;而增量磁導(dǎo)率和漏磁信號變化是由于塑性變形導(dǎo)致的磁導(dǎo)率降低所致。 4)針對非磁性材料304奧氏體不銹鋼明確了殘余應(yīng)力/塑性變形復(fù)合狀態(tài)下自然磁化檢測信號的變化規(guī)律,基于脈沖渦流與自然磁化的離線、在線檢測信號,提出和驗(yàn)證了304奧氏體不銹鋼復(fù)合狀態(tài)殘余應(yīng)力-塑性變形的同步檢測評價方法。 項目共發(fā)表SCI期刊論文37篇,發(fā)表國際會議論文30余篇,授權(quán)發(fā)明專利14項,獲軟件著作權(quán)2項,出版專著3部,獲新疆自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎(第2位)。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流活躍,作為大會共同主席2016 年成功組織了第7屆ICEF、第25屆ENDE國際會議召開,培養(yǎng)碩士生8名、博士生3名,其中碩士生5人、博士生2人畢業(yè)。 2100433B
物體在受到外力時發(fā)生形變,去掉外力時變形不回復(fù),這是塑性變形,實(shí)質(zhì)是物體內(nèi)部的晶粒和晶粒之間發(fā)生滑移和晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動
控制變形及減小消除焊接應(yīng)力的方法 一、控制焊接變形的方法 1、設(shè)計措施 (1)選擇合理的焊縫尺寸: 焊縫尺寸增加,變形隨之增大,但是過小的焊縫尺寸將降低結(jié)構(gòu)的承載能力,并使焊接接頭的冷卻速度加快,熱影...
鋼結(jié)構(gòu)消除殘余應(yīng)力的方法及必要性?
鋼結(jié)構(gòu)消除殘余應(yīng)力的方法:實(shí)際上一些高要求的建筑大型燒焊鋼結(jié)構(gòu)上已采用了時效工藝,包括有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持的熱時效、振蕩時效、TIG重熔和錘擊工藝,以及研發(fā)中的振蕩燒焊、超聲沖擊、爆炸法技術(shù)。 鋼結(jié)構(gòu)消除殘...
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利用傳統(tǒng)超聲檢測方法或其他無損檢測方法難以實(shí)現(xiàn)金屬初期塑性變形和疲勞損傷的檢測。為了解決這一問題,利用基于二次諧波的非線性超聲檢測方法,研究2024-T4鋁合金的初期塑性變形與疲勞損傷缺陷的測試過程;建立非線性高能穿透法超聲檢測系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)超聲非線性系數(shù)與鋁合金殘余塑性變形和疲勞損傷程度具有單調(diào)相關(guān)關(guān)系;通過改進(jìn)試驗(yàn)方法,利用壓電晶片的濾波效應(yīng),成功減小試樣前端非線性的試驗(yàn)來源,提高了檢測的魯棒性。試驗(yàn)結(jié)果表明通過利用晶片的濾波效應(yīng),選擇合適的激勵頻率能夠減小前端儀器的非線性對試驗(yàn)結(jié)果的干擾,使基于二次諧波幅值的超聲非線性系數(shù)能夠作為表征鋁合金初期塑性變形和疲勞損傷程度的特征參量應(yīng)用于實(shí)際的檢測過程。
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基于彈性力學(xué)應(yīng)力分析和疊加原理,研究了螺旋縫埋弧焊管切環(huán)法殘余應(yīng)力測試中的殘余應(yīng)力分布。建立了能綜合考慮管段切口張開量、軸向錯位量和徑向錯位量等因素的新殘余應(yīng)力評價方法,并與應(yīng)變片法殘余應(yīng)力測試結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明:應(yīng)變片法測試的最大殘余剪切應(yīng)力平均值和局部最大剪切殘余應(yīng)力值均與新評價方法給出的相應(yīng)值接近;管段內(nèi)的宏觀(平均)殘余應(yīng)力來自管段切開后的軸向錯位和周向張開量,管段內(nèi)殘余應(yīng)力的不均勻性來自管段切開后的徑向錯位。存在較大的徑向錯位情況下,宏觀最大剪應(yīng)力與局部最大剪應(yīng)力的極大值之間有很大差別。就管線的工程應(yīng)用而言,可以局部最大剪應(yīng)力的極大值作為殘余應(yīng)力的控制條件。
2020年6月2日,《無損檢測―殘余應(yīng)力超聲體波檢測方法》發(fā)布。
2020年12月1日,《無損檢測―殘余應(yīng)力超聲體波檢測方法》實(shí)施。
應(yīng)力檢測方法按其對被檢測對象是否產(chǎn)生損傷分為有損法和無損法兩大類,有損法又稱為機(jī)械法測殘余應(yīng)力,它是采用機(jī)械加工的手段,對被測構(gòu)件進(jìn)行部分解剖或完全剝離使被測構(gòu)件上的殘余應(yīng)力部分釋放或完全釋放,利用電阻應(yīng)變計測出殘余應(yīng)力的方法。常用的有盲孔法。無損法按其使用檢測手段不同,分為x 射線衍射法、超聲聲彈性法和磁測法等。其中超聲聲彈性法只能測試高值殘余應(yīng)力,目前還處于試驗(yàn)研究階段。(文章轉(zhuǎn)自http://yingli.huawin.com/yinglijiance 復(fù)制粘貼看更詳細(xì)介紹)
一、磁測法與其他應(yīng)力檢測方法的對比
盲孔法、x 射線衍射法、磁測法3 種方法都有測試速度較快,都能用于不均勻的應(yīng)力場,但x 射線衍射法由于儀器設(shè)備的復(fù)雜性只能用于實(shí)驗(yàn)室,盲孔法和磁測法則因儀器的輕便性可用于實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場測試。盲孔法是采用在預(yù)測工件的表面中心鉆一小孔,使其產(chǎn)生局部應(yīng)力釋放,再由黏貼在孔周的應(yīng)變片感受出應(yīng)變的變化,該應(yīng)變稱為釋放應(yīng)變,通過彈性力學(xué)公式可得到主應(yīng)力值和方向角。與盲孔法相比,磁測法在測量殘余應(yīng)力時,對被檢測對象不造成任何破損,此外它能測出同一點(diǎn)在不同狀態(tài)下的應(yīng)力情況。如超聲波沖擊等工藝處理前后的焊接殘余應(yīng)力的變化情況,而且它既能測平面光滑試樣的應(yīng)力又能測復(fù)雜形狀部位處(如各構(gòu)造部件相交部位或角焊縫處等) 的焊縫殘余應(yīng)力。而盲孔法對于復(fù)雜部位的開孔則受到限制。在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的焊縫中,測試殘余應(yīng)力的目的是為了了解焊接殘余應(yīng)力的大小,分布狀況,為后緒將開展的減小和消除殘余應(yīng)力工藝及技術(shù)方案提供依據(jù),并且在減小和消除殘余應(yīng)力工藝處理后,再次進(jìn)行測試,以了解焊接殘余應(yīng)力重新分布的情況,評定工藝處理的效果,確認(rèn)是否滿足結(jié)構(gòu)受力要求。
二、 殘余應(yīng)力的磁測法原理
目前在我國應(yīng)用的磁測法是一種無損檢測的方法,它的基本原理是,基于鐵磁性材料( 如低碳鋼等)的磁致伸縮效應(yīng),即鐵磁性材料在磁化時會發(fā)生尺寸變化;反過來鐵磁體在應(yīng)力作用下其磁化狀態(tài)(導(dǎo)磁率和磁感應(yīng)強(qiáng)度等) 也會發(fā)生變化,因此通過測量磁性變化可以測定鐵磁材料中的應(yīng)力。當(dāng)試樣內(nèi)存在殘余應(yīng)力時,也會使磁疇的移動和轉(zhuǎn)向均受阻而使磁化率減小,這種現(xiàn)象稱為磁彈性現(xiàn)象。
國家標(biāo)準(zhǔn)《無損檢測—?dú)堄鄳?yīng)力超聲體波檢測方法》(GB/T 38952-2020)規(guī)定了殘余應(yīng)力超聲體波檢測的術(shù)語和定義、人員要求、檢測要點(diǎn)、檢測系統(tǒng)、縱波和橫波聲彈性系數(shù)標(biāo)定、檢測流程、檢測儀器校準(zhǔn)和檢測報告的編寫要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用于采用超聲體波進(jìn)行材料殘余應(yīng)力的檢測。