超声波无损检测POD分析在疲劳裂纹中的应用

发布时间：2022-01-08 02:58

　　由于疲劳载荷和腐蚀的影响,裂纹是老化的结构体中一种常见的缺陷,例如,在核电厂中,裂纹通常会出现在管道,压力容器镀层和其他一些核心设备中,裂纹的发展会导致其中某些设备发生突然的失效,从而造成灾难性的后果,因此,保证这些设备的完整性对核电厂等工厂的安全运行至关重要。超声波无损检测方法在工业中被广泛采用来检测设备中的裂纹等缺陷,然而其检测过程不可避免地要受到各种因素的影响,如被检部件的几何结构,材料性质,温度等,由于这些影响因素的作用,检测信号中会存在噪声,从而降低检测结果的可靠性。为了评估超声波检测方法对裂纹的检测能力,需要量化其检出可靠性。以往的相关研究中大都采用在试件中制备形状规则的裂缝来进行超声波检测实验并对其进行可靠性分析,然而,现实中的裂纹涉及到更复杂的形状和因素,所以,仅利用人工切割产生的裂缝不能够准确地评价出超声波检测对疲劳裂纹的检出可靠性。本文基于数值仿真和实验,利用检出概率（probability of detection,POD）对奥氏体不锈钢中疲劳裂纹的超声波无损检测的可靠性进行了评价。通过使用基于有限元方法的Com Wave软件进行三维数值仿真,建立了带有裂纹的平板... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

对被检测材料施加磁粉的操作图

青岛科技大学研究生学位论文5变化，如果利用MT技术进行检测，可能并不会非常顺利，甚至得不到检测结果，在处理这类检测时需要注意其他方法的介入配合。1.2.3涡流无损检测技术ECT技术的原理基础是电磁感应，使用通有交变电流的线圈在试件的周围建立交变磁场对被检测导体材料进行电磁感应，使导体材料的内部产生感生出涡状的电流。此时涡变电流即涡流同样会产生一个次级磁场，作用于线圈，并在线圈中感生出电势。图1-2中所示为涡流检测过程示意图，当检测材料的内部或表面存在缺陷时，线圈的感生电势会因为结构的异常而产生相应的变化，这中间的过程变化与涡流的密度具有相关性[39]。因此，我们通常通过测量和分析线圈感生电势产生的变化来得到线圈中阻抗及相位信息，进而评价被检测导体材料的表面或近表面是否存在问题。（a）无缺陷检测（b）缺陷检测图1-2涡流检测过程示意图Fig.1-2Schematicdiagramofeddycurrenttestingprocess在很多的实际应用中，由于材料的缺陷存在很大的不确定度，因此其方向也存在多种情况，如图1-3（b）所示。为了解决这类问题，研究人员通过调整检测线圈的摆放和移动方向来适应不同的涡流无损检测的对象，进而衍生出不同类型的检测方法。穿过式线圈主要是对管状、棒状和线状的材料进行检测，内径较被检测材料略大，可对裂纹等类型的缺陷进行检测；探头式线圈主要是探测被检测材料的局部区域，在使用过程中线圈必须放在金属板、金属管上，能够检疲劳裂纹；插入式线圈主要是用来内壁检测，用于检查各种材料的管道内壁的腐蚀程度等[40]。

超声波无损检测POD分析在疲劳裂纹中的应用6（a）横向缺陷（b）纵向缺陷图1-3两种缺陷的检测对比示意图Fig.1-3Schematicdiagramofdetectionandcomparisonoftwodefects由于涡流无损检测过程中产生的检测信号具有微弱特性，这使得其极其易被外界干扰，使信号中掺杂入大量不必要的噪声，这些都会使得检查结果的准确性受到影响。因此，如何对信号进行处理是涡流检测的主要工作。目前的涡流无损检测信号处理方式包括以下几种：正弦锁定放大、离散傅里叶分析、小波变化等[41]，正确利用这些方法，能够有效的抑制干扰，提高对缺陷评估的准确性。ECT技术的测量原理相对比较简单，并且在测量的全过程中无需使线圈与被检测材料进行直接接触，能够实现高速率无损伤的全自动化检测，不仅提高了检测的效率，同时也为自动化检测行业奠定了高效率作业的基矗但是与RT技术有着相同的缺点，在检测材料的应用范围上都具有较大的局限性。ECT技术对于缺陷较深以及外壁较厚的材料均不适用。同时，ECT技术在检测时，非常容易受到被检测材料的本身和其他外界因素的干扰，因此要求被检测的对象具有完全规则的外形结构，对具有凸起凹陷或不规则的材料检测效果并不理想，原因是复杂繁琐的形状可能会使其涡流信号产生干扰，从而影响检测过程及检测结果。1.2.4渗透无损检测技术与MT技术和ECT技术相比，PT技术的局限性相对而言比较小，在很多的领域都能够看到PT技术的身影[42]。以锅炉压力管为例，PT技术主要工作原理是通过将荧光剂或渗透剂注入到锅炉压力管中，所选用的荧光剂或渗透剂必须可以用溶剂或水洗去，等待渗透剂自然渗透到压力管上出现的缺陷中，除去残余的渗透剂，经过干燥处理后通过运用对渗透剂具有一定吸附作用的显像剂来查找锅炉压力管中存在的缺陷具体位置?

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本文编号：3575765