不同探头检测堆焊层下母材再热裂纹的比较

通过横波探头、纵波双晶斜探头和爬波探头对加氢筒节内壁堆焊层下母材再热裂纹的检测试验,比较三种探头对堆焊层下母材再热裂纹检出率。     

基于TOFD周向扫查图像特征的管道缺陷超声检测

利用超声衍射时差法(Time-of-flight diffraction,TOFD)对管道进行周向扫查检测时,直达纵波传播路径与管道表面不平行,需分别对直达纵波上下区域内缺陷进行识别和定位检测。特别地,管道结构导致TOFD近表面盲区增大,缺陷衍射波与直达纵波发生混叠。针对上述问题,理论分析极坐标系下的管道TOFD周向扫查图像中缺陷衍射波特征,借此确定缺陷与直达纵波的相对位置。在此基础上,对盲区外缺陷进行定位检测,并结合自回归谱外推方法计算盲区内缺陷深度。试验结果显示,对于外壁半径100.0 mm,壁厚30.0 mm碳钢管道,在5 MHz中心频率和不同探头中心距(Probe center separation,PCS)的检测条件下,埋深4.0 mm的上表面开口槽与埋深16.0 mm的下表面开口槽均可检出,且定位误差不超过0.36 mm。缺陷衍射波特征与PCS直接相关,对管道进行周向扫查检测时应合理调整参数。     

基于脉冲涡流技术的柔性平面差分探头设计北大核心CSCD

针对涡流探头对导电材料的表面和内部裂纹检测能力的不足,基于脉冲涡流检测技术设计了柔性平面差分探头,结合脉冲涡流检测的宽频谱和柔性平面差分线圈高信噪比的特点,可以在较大提离下检测表面缺陷以及检测更大埋深的内部缺陷。对铝试件表面及内部缺陷检测进行了仿真与试验研究。仿真结果表明柔性平面探头产生的涡流能够有效渗透至试件底部,缺陷造成的涡流扰动产生时间随缺陷深度增加而增大。检测信号的电压峰值大小与峰值时间仍可用于识别缺陷深度,时间剖面曲线的正负相反峰波形信号特征可用于识别裂纹。实验结果表明柔性平面探头能够检测8.55 mm提离下的表面裂纹以及无提离下埋深4.8 mm的内部裂纹。同时,检测电压信号峰值对不同试件的裂纹深度进行定量,仿真与试验结果一致。     

异径管的热压成形工艺及其质量检测

总结有缝或无缝的同心异径管、偏心异径管和异径弯管的热压成形工艺方法,对38件异径管的外形和壁厚几何 尺寸以及表面硬度进行检测,还对偏心异径管的强度性能进行取样检测。结果分析表明,异径管壁厚均超厚;异径管大 小两个端口的几何尺寸较准确,但壁厚很不均匀,异径弯管壁厚较均匀;超声测厚时,数值偏大,探头分隔面与管件轴线 平行时的实测值与分隔面垂直于管件轴线的实测值相比略大一些,结果危险;异径管两端的表面硬度比中间段的表面硬 度平均低约35%;根据GB1172—74《黑色金属硬度及强度换算值》中的经验公式σb≈3.5378HB(MPa)将布氏硬度换算 为抗拉强度时,结果明显保守。     

超长年限服役后铸铁烘缸的组织和性能

研究了某造纸厂2台分别服役62 a和43 a的铸铁烘缸不同位置的显微组织和力学性能。结果表明:2台烘缸缸体及端盖均无明显的表面缺陷和裂纹缺陷,基体组织均为无明显球化的珠光体,石墨片的尺寸和分布均主要为A型,服役62 a烘缸前端盖和服役43 a烘缸后端盖的石墨片长度均较长;2台烘缸缸体和端盖的硬度均满足标准要求;除服役62 a烘缸前端盖的抗拉强度低于标准外,2台烘缸其余位置的抗拉强度均满足标准要求,服役62 a烘缸前端盖和服役43 a烘缸后端盖的抗拉强度明显较其他位置的低;2台超长年限服役烘缸在0.22 MPa的最高工作内压载荷下仍具有足够的强度。     

浅谈小角度纵波直探头在轴类锻件探伤中的应用

明确了在役主轴产生疲劳裂纹的位置,具体介绍了小角度纵波直探头的应用及其对主轴进行超声波探伤的检测方法。     

采用高温停放工艺解决缸面气孔缺陷

我厂生产的烘缸缸体毛坯,直径1500mm,高1500mm,主要壁厚450mm,最大壁厚115mm,重3t,材质为HT200。该件结构简单,但要求严格,内外表面全加工,总装后要进行0.kPa的水压试验。 铸造采用雨淋式浇注(见图),高温1380℃出铁,1330℃浇注(光学高温计测量)。但是,在缸体上部薄厚相接处的外表面上有规律性的出现一片     

储气井内检测超声相控阵技术工艺试验研究

高压地下储气井内外表面由于腐蚀造成的壁厚减薄是其主要失效模式之一,因此壁厚测定是定期检验的主要项目。针对储气井的形状特点,提出圆柱形凸面相控阵腐蚀内检测技术,并研制了512大阵元数圆柱形凸面相控阵探头。针对177 mm×10.36 mm的储气井检测,研究阵元主动孔径、焦距、增益、门阀域值等相控阵工艺参数对检测的影响,并对带有人工缺陷的储气井试样进行超声相控阵内检测工艺参数优化试验和研究,然后根据优化后的工艺参数对储气井试验平台的试样进行检测试验,结果表明,提出的圆柱形凸面相控阵腐蚀内检测技术对储气井试样的腐蚀缺陷具有较高的检测灵敏度和效率,且能够检测2 mm以上的点腐蚀和1 mm宽的线腐蚀。     

内燃机车主发电机磁极螺栓超声波探伤

螺栓在使用过程中受到交变载荷的作用,在螺纹部位容易产生疲劳性裂纹,而由于内燃机车主发电机磁极螺栓进行不拆卸检修,无法采用磁粉探伤的方法验证螺栓螺纹的表面状态。为保证磁极螺栓螺纹表面质量,本文采用10MHzΦ8纵波直探头在螺栓螺帽端面进行超声波检测,能发现螺栓螺纹部位1mm以上的裂纹类缺陷,获得了很好的检测效果。     

基于TOFD周向扫查的厚壁管道倾斜裂纹精准定量

利用超声衍射时差法(TOFD)对厚壁管道实施周向扫查时,曲率表面与直通波路径不重合,引起倾斜裂纹长度和角度定量误差。为实现深层裂纹检测,提高探头中心距(PCS)进一步增加检测误差。考虑管道外壁曲率半径、PCS与裂纹端点深度之间的几何关系,开展厚壁管道倾斜裂纹精准定量研究。推导厚壁管道TOFD检测周向扫查时,裂纹长度和倾斜角度定量公式,并对比优化前后检测误差。仿真研究表明,对壁厚30.0 mm,外壁曲率半径148.0 mm的碳钢管道内,长度4.0 mm,倾斜角度10°～50°的裂纹实施检测时,长度和倾斜角度定量误差分别下降可达0.10 mm和1.58°。实验针对碳钢管道试块中长度4.0 mm,倾斜角度30°的裂纹,长度和倾斜角度定量误差从0.30 mm和2.74°,降低至0.27 mm和0.28°。所述方法可适用于不同曲率管道内部倾斜裂纹定量检测,应用范围较广。     

深紫外倍频用KBBF晶体光栅耦合器设计

分析了氟硼铍酸钾(KBe2BO3F2,KBBF)晶体的倍频特性,结合基波光光栅耦合和KBBF晶体内全反射特性设计了新型KBBF晶体光栅耦合器。介绍了KBBF晶体光栅耦合器设计原理。在KBBF晶体表面制作光栅结构,使其衍射级次满足匹配角进而产生倍频光;结合在KBBF晶体内的全反射传输,增大光程,获得高的倍频转化效率。通过计算晶体匹配角、走离角、倍频系数等参数,获得合适的光栅匹配类型。优化设计匹配光栅参数,获得了槽型参数及较高的衍射效率;基于光栅衍射效率与倍频转化率的关系获得了KBBF晶体光栅耦合器的倍频转化率计算公式,并给出它们的适用范围。最后,基于5.2mm×5.2mm×1mm KBBF晶体研制了晶体光栅耦合器,该光栅耦合器能够实现深紫外波段倍频光的输出,总倍频转化效率达到了16.86%     

基于编码压缩的钢板电磁超声 Lamb 波检测方法研究

针对大型金属板材构件导波检测中EMAT分辨率低、SNR差,难以用于小裂纹检测等难题,建立了基于Barker码脉冲压缩技术的Lamb波EMAT检测过程多物理场有限元模型,以含预制裂纹的5.6 mm厚钢板为检测对象,仿真和实验相结合,研究了永磁体宽度和高度、曲折线圈匝数、Barker码序列长度和码元长度等参数对EMAT检测回波的影响,验证了脉冲压缩技术在Lamb波EMAT检测中的有益效果。结果表明,基于脉冲压缩技术的EMAT经优化后,SNR比传统tone-burst激励方式高出了9.69 dB,可检出10 mm长和0.5 mm深的小裂纹,缺陷波SNR为23.47 dB。当Barker码码元中心频率为1 MHz时,脉冲压缩后的Lamb波包发生模态分离,但A₀模态的缺陷波SNR仍可达35.23 dB,这对提升Lamb波EMAT检测能力具有重要的工程应用价值。     

Surface damage under dynamic loading

Experimental studies of surface damage resulting from high velocity impacts on a metal target, detonation spraying and impulsive laser loading of coatings reveal common features that can be understood within the framework of shock wave mechanics. The nature of dynamic damage is spallation caused by interference of rarefaction waves following the compression impulse and forming tensile stress regions. Focusing of rarefaction waves from the sides of impacting particles leads to longitudinal cracks. A system of less deep circular cracks is generated around the focusing spall crack during repeated loading of the contact zone. The removal of debris from the zone of multiple longitudinal spallation results in valleys on the target. The interference of rarefaction waves occurring on valley walls and face causes transverse face spallation. In this paper it is assumed that, since similar damage morphologies are reported in the erosion wear of ductile metals at lower velocities, in these cases too a shock physics analysis, rather than the commonly used quasi-static plasticity approach, is valid.     

DD5镍基单晶高温合金高速铣削判据及切屑毛边成形机理研究

为改善DD5镍基单晶高温合金难加工特性，基于绝热剪切理论，以切削速度为变量，采用单因素实验及有限元仿真方法，提出了高速铣削判据及切屑毛边成形机理。根据切屑锯齿间距和锯齿化程度的测量结果,当切削速度达到37.7 m/min时，切屑自由表面从片层状结构转变为明显的锯齿状结构，由此判断切削进入了高速区。切屑边缘与绝热剪切带交汇处凹槽侧面的应力集中触发了切屑纵向裂纹的形成，而纵向裂纹的扩展引起了切屑横、纵两向应力分布的变化，从而导致切屑横向裂纹的产生；切屑侧面横、纵两向裂纹的形成和扩展是切屑毛边形成的主要原因。随着切削速度的增大，毛边形态由平整的梯形转变为狭长且有缺陷的三角形。相比于传统加工，高速加工有益于切削力的减小及切屑毛边高度和间距的下降，同时可抑制侧向裂纹的扩展。     

2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及接头组织性能研究

通过对8mm厚2219铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊试验,研究了不同焊接速度对接头成形、组织演变及其对力学性能的影响规律。工艺试验结果表明:在固定转速(200r/min)下,不同焊接速度下的接头均成形良好,未出现微裂纹、隧道以及疏松等焊缝表面缺陷。随着焊接速度的增加,接头区域晶粒尺寸减小;接头显微硬度受到晶粒尺寸与沉淀相分布的制约,硬度分布曲线呈“W”形,热影响区硬度最低。并且随着焊接速度的增加,接头最低硬度和抗拉强度逐渐提高,断裂位置发生在热影响区与热影响区交界处。在焊接速度为350mm/min时,接头抗拉强度达到最大值335MPa,约为母材的72.8%。     

厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法

提出了研究厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法：用“直接测量法”确定焊缝强度匹配系数；用裂纹尖端张开位移（CTOD）断裂韧度作为焊缝材料韧度的指标。用“直接测量法”确定了低合金高强钢S355ML钢板（厚65mm）自动埋弧焊和手工电孤焊的焊缝强度匹配系数，同时将这两项焊接工艺的对接焊缝制成全厚度断裂韧度试样，运用裂纹尖端张开位移试验方法测定其焊缝中心的断裂韧度。结果表明，厚钢板焊态对接焊缝，低匹配焊缝具有较高的韧度，高匹配焊缝的韧度比较低。     

单颗磨粒刻划氧化镓晶体表面的裂纹成核位置及扩展方向研究

为了分析新一代光电子材料氧化镓晶体在超精密磨削、研磨加工过程中的裂纹成核位置及扩展方向,建立了单颗磨粒刻划氧化镓(010)晶面的弹性应力场模型,分析了氧化镓(010)晶面的脆塑性转变临界切削深度。通过MATLAB软件分析预测刻划氧化镓晶体过程中表面径向裂纹的成核位置及扩展方向,分析结果表明：当切削深度小于临界切削深度时,径向裂纹成核位置在磨粒的后方,裂纹扩展方向与切削方向之间的夹角在33°左右;当切削深度超过临界切削深度时,径向裂纹成核位置进一步向磨粒后方移动,裂纹生成方向与刻划方向之间的夹角在51°左右。为验证理论分析结果,对氧化镓晶体进行了纳米刻划试验,对比分析表明,氧化镓应力场的解析结果与试验数据高度一致。在线性加载条件下,Cube金刚石压头在氧化镓晶体(010)晶面上产生的径向裂纹偏转角在33.37°~51.45°之间。     

用Nd:YAG激光焊接殷钢薄板材料

用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36分别进行了平板单道焊接试验和对焊试验,分析了工艺参数(激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量)变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响.检测了0.85 mm厚的殷钢薄板对焊接头的硬度、成分以及拉伸强度.结果表明:激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区面积的主要因素;扫描速度对焊缝表面的鱼鳞状条纹间距影响尤为明显;离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性;合理匹配工艺参数能够实现0.85 mm厚度薄板的对焊,并且获得形貌良好的焊缝.焊缝的组织成分没有发生明显变化,拉伸强度和基体强度相当,显微硬度略低于基体硬度.     

Weldability of Copper-bearing Aging Steel

The weldability of copper-bearing aging steel is evaluated using calculated cracking susceptibility index Pcm,oblique Y-groove cracking test,heat-affected zone (HAZ) maximum hardness measurement,submerged arc welding (SAW) test and gas metal arc welding (GMAW) test.The results show that this copper-bearing aging steel has low hardenability and cold cracking susceptibility.SAW test of 40 mm thick plate with WS03 wire matched by CHF101 flux reveals that the welded joints obtain high strength and good impact toughness at low temperature.The HAZ has no hardening but there exists a slightly softening phenomenon.Thus,line energy should be limited or controlled strictly to avoid softening behavior in HAZ during SAW.GMAW tests of 12mm and 24mm thick plates using WER70NH wire show that the tensile strength of joints reaches 720MPa,higher than the stipulated strength requirement of base metal.The average impact energy at-40℃ in the welded joints is more than 140J exceeding minimum stipulated requirement by a wide margin.There are no hardening and softening behaviors in the heat-affected zones of GMAW.All weld metals exhibit acicular ferrite (AF) plus small amount of proeutectoid ferrite (PF) structure,of which the former can significantly improve impact toughness of weld metal.The predominant microstructure in coarse grain HAZ is bainite.