HR3C钢烟侧腐蚀的非线性超声检测与表征

发布时间：2019-09-05 11:17

【摘要】：HR3C因其良好的抗高温氧化性以及持久强度被用于制造超超临界发电机组的锅炉管道。鉴于国内燃煤中含有相当数量的S、Cl、Na和K等元素,这使得设备在煤燃烧过程中易于发生烟侧腐蚀。烟侧腐蚀速度快,腐蚀区域相对集中,导致管壁减薄,引发爆管事故,进而威胁电厂安全运行。非线性因其检测的敏感性而被应用到材料早期缺陷检测。基于此,本文开展了针对烟侧腐蚀的非线性超声检测可行性的研究,研究结果如下：I、通过实验室模拟20钢与HR3C的硫酸盐/氯盐腐蚀,探讨腐蚀过程中腐蚀层厚度的变化规律,提出了：在氧化层保留的情况下,二次曲线拟合可用于模拟腐蚀层厚度变化；在氧化层剥落的情况下,宜采用分段函数对其厚度变化进行模拟；Ⅱ、由于非线性超声检测受到来自发射信号、耦合方式以及数据算法组合等诸多因素的影响,本文以CSK-IA试块作为研究对象,系统地探讨了发射信号参数对非线性超声检测的影响,提出了非线性超声检测参数选择的方法：发射信号宜采用脉冲串的模式,应在允许的范围内选择尽可能多的脉冲激励串个数和较高的发射电压等；Ⅲ、HR3C与20钢烟侧腐蚀的非线性超声检测可行性研究表明：随腐蚀时间延长,非线性系数β呈现单调递增趋势,表现在：(1) 硫酸盐腐蚀作用下,HR3C在腐蚀时间为20h时,样品表面腐蚀层很薄,且与基体结合紧密,表层下无明显孔隙,该阶段的非线性系数p变化不显著,增幅仅为样品初态p0的20%(20钢：30%)；延长硫酸盐腐蚀至150小时,表面粗糙度增加,腐蚀层明显增厚,表层下孔隙密度显著增加,对应该腐蚀过程中接收信号的基频幅值降低而倍频信号强度增加,表现在非线性系数显著增加,较初态非线性系数p0提高96.2%(20钢：62.3%)；继续增加腐蚀时间至200h,此时腐蚀层厚度呈现小幅度增加,内部孔洞密度增加,非线性系数p可达样品初态非线性系数β0的158.5%(20钢：595%)；(2) 硫酸盐-氯盐交互作用下,HR3C的烟侧腐蚀被加速,表现在腐蚀层厚度明显增加,在氧化层保留的情况下,腐蚀层厚度最大为1749.2um,腐蚀样品的表面氧化层严重爆裂,与基体的连接强度下降,内部孔隙层厚度增加,产生了显著的非线性效应,从腐蚀初期到饱和阶段,非线性系数大幅度提高,增幅可达初态非线性系数的378.1%。综上所述,选择非线性系数作为特征参数实现烟侧腐蚀无损表征与评价是可行的。
【图文】：

接收信号,带通滤波器,基频,频率分量

逦大连理工大学专业学位硕士学位论文逦逡逑２．３．６邋ｌＯＭＨｚ带通滤波器的影响逡逑ｌＯＭＨｚ带通滤波器本身的滤波作用，，即让１０ＭＨｚ±０．２ＭＨｚ的频率分量通过，而逡逑把其他范围的频率分量衰减到极低水平，致使基频幅值大大降低，最终导致了结果中逡逑倍频幅值大于基频幅值。逡逑先用中心频率为５ＭＨｚ、ｌＯＭＨｚ的探头接收来自于样品的透射信号，随后将接收逡逑信号输入ｌＯＭＨｚ带通滤波器，再进行傅里叶变换，实验结果如图２．１３和２．１４所示，逡逑对应的倍频、基频峰值如表２．２所示：逡逑

金相照片,氧化层,金相照片,样品

腐烛进入一个近似饱和的阶段，此时，由于氧化层的保护作用，致使腐烛介质与逡逑基体金属接触的面积减小，所以相比氧化层剥落的情况，氧化层保留的腐烛层厚逡逑度要小。金相照片如图４．１８所示：．逡逑－５１－逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.285

【参考文献】