对接焊缝非接触式自动检测关键技术研究
发布时间：2021-03-20 10:10
焊接作为一种重要的加工成型手段被广泛应用在各行各业,如石油化工、核工业、船舶及桥梁等。焊缝是不同结构之间的重要连接部分,然而由于多种原因,焊缝及附近区域往往是最容易产生缺陷的部位。在焊缝中,对接焊缝占绝大多数,目前对于焊缝检测的方法主要是磁粉、渗透及常规超声检测,这几种方法耗时长、劳动强度大,不利于实现快速自动检测。探索一种非接触式的检测手段,接触面不用添加耦合剂,扫查速度快,以实现焊缝的自动化检测,对于对接焊缝的自动检测技术研究十分有意义。本文针对对接焊缝的自动化检测问题,主要研究了其中的关键技术,传感器设计及信号降噪处理方法。首先通过有限元软件优化设计传感器参数,结合自动检测仪的实际需要设计传感器外部结构。之后搭建实验平台对传感器进行了相应的测试并研究了信号降噪处理算法。最后设计对接焊缝的自动检测仪,探究实现对接焊缝自动检测的方法。主要内容如下:（1）首先基于铁磁性材料洛伦兹力机理及磁致伸缩基本物理方程,分析了传感器的激发原理。根据机理分析,将提供垂直磁场的永磁体和曲折线圈搭配,配合特有的激发频率和线圈匝间距,可以在试件中激发出特定角度的斜入射超声波。最后分析了焊缝中常见缺陷,结合...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁磁性材料磁致伸缩在外界磁场H=0时，不同磁畴之间彼此正处于相互平衡状态，铁磁体正处于退磁状
气孔：气孔是焊缝中的球形孔，这是由于焊缝冷却时熔池中的气体逸出，还没到表面排出焊缝就因焊缝凝固而留在其中形成的。其中的气体多为氢气和二氧焊条潮湿或是电弧保护不当的原因。裂纹是一种不连续的断裂缺陷，具有端头尖锐，开口位移长及长度远大于宽度这是焊缝中最危险的缺陷类型。在焊接过程中，熔池中的熔化液体在冷却和凝减小，或是母材在焊接过程中受热不均匀，熔池内的液态金属及附近的母材均状态，最终在焊缝中或热影响区产生裂纹。热影响区的裂纹通常在接近焊缝的生，分为高温裂纹（产生时温度大于 500 摄氏度时）及低温裂纹（产生时温度 摄氏度），缝边裂纹一般产生于焊接后的几分钟。夹渣：夹渣是熔渣没有漂浮逸出金属熔池，并在焊接过程中保留在焊缝中的缺氧化物，硫化物和其他杂质。未熔合：未熔合是指母材与焊缝金属熔合不充分，一般原因是坡口过小或是在缝的表面清理不彻底。未焊透：通常发生在焊缝根部，成因是焊条电弧未将母材完全熔化，或是熔池金属未将坡口充满。
第三章 基于有限元分析的 EMAT 参数优化得到图 3.6（b）。其中箭头经过归一化处理，显示出固定磁场线的分布，从图中可以看出，永磁体在试件趋肤层附近产生的固定磁场在距离磁铁近的区域磁场更大，在试件中磁场在水平方向也有一定大小的分量，在磁铁左右两侧分布方向相反。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不锈钢复合钢板对接焊缝超声检测工艺及其应用[J]. 陈定光,郑文江,邓波. 化工机械. 2019(01)
[2]基于经验模态分解与小波分析的超声信号降噪方法[J]. 刘备,董胡,钱盛友. 测试技术学报. 2018(05)
[3]平板对接焊缝射线检测中管电压对散射比的影响[J]. 于德军,廖良进,曾令青,张学锋,刘贵吉. 无损检测. 2018(05)
[4]电磁超声横波换能器中永磁体的建模与优化[J]. 唐旭明,阳能军,李平. 无损探伤. 2017(06)
[5]碳钢厚板对接焊缝相控阵检测技术与射线检测技术对比[J]. 刘恩凯,王忠旭,马占云,刘茂平,杜建平. 压力容器. 2017(10)
[6]管道对接焊缝超声检测扫查器机械设计[J]. 邬再新,阮星翔,赵泓,宋成. 组合机床与自动化加工技术. 2017(09)
[7]对接焊缝中裂纹缺陷的横波全聚焦超声检测[J]. 王善辉,姚若河,杨贵德,詹红庆,杜南开,陈建华,林丹源. 无损探伤. 2017(02)
[8]超声导波电磁声换能器的研究进展[J]. 刘增华,谢穆文,钟栩文,龚裕,何存富,吴斌. 北京工业大学学报. 2017(02)
[9]电磁超声体波方法对内部孔洞缺陷检测研究[J]. 蔡智超,张闯. 传感技术学报. 2017(01)
[10]基于EEMD峭度-相关系数准则的多特征量风电机组轴承故障诊断[J]. 彭进,王维庆,王海云,唐新安. 可再生能源. 2016(10)
博士论文
[1]面向钢轨轨底缺陷检测的电磁超声换能器研究[D]. 苏日亮.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]用于高温管道测厚的脉冲电磁铁电磁超声换能器研究[D]. 邱佳明.哈尔滨工业大学 2018
[2]钢轨踏面裂纹电磁超声表面波换能器优化设计及实验[D]. 时亚.南昌航空大学 2018
[3]S30408奥氏体不锈钢板对接焊缝相控阵超声检测技术研究[D]. 修日爽.大连理工大学 2016
[4]基于电磁超声Lamb波层析成像的板材缺陷检测研究[D]. 张超.哈尔滨工业大学 2016
[5]电磁超声换能器的数值模拟研究[D]. 陈海莉.华北电力大学(北京) 2016
[6]基于电磁超声相控阵的金属板检测方法研究[D]. 刘珂丞.沈阳工业大学 2016
[7]腐蚀在线监测电磁超声传感器研制及应用研究[D]. 李素军.南昌航空大学 2015
[8]用于钢轨探伤的脉冲电磁式电磁超声体波换能器设计[D]. 张恒.哈尔滨工业大学 2015
[9]基于电磁超声Lamb波换能器阵列的板材检测方法研究[D]. 刘博.哈尔滨工业大学 2015
[10]Lamb波在板中对接焊缝处的传播特性和缺陷检测研究[D]. 崔辰悦.北京工业大学 2014
本文编号：3090829
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁磁性材料磁致伸缩在外界磁场H=0时，不同磁畴之间彼此正处于相互平衡状态，铁磁体正处于退磁状
气孔：气孔是焊缝中的球形孔，这是由于焊缝冷却时熔池中的气体逸出，还没到表面排出焊缝就因焊缝凝固而留在其中形成的。其中的气体多为氢气和二氧焊条潮湿或是电弧保护不当的原因。裂纹是一种不连续的断裂缺陷，具有端头尖锐，开口位移长及长度远大于宽度这是焊缝中最危险的缺陷类型。在焊接过程中，熔池中的熔化液体在冷却和凝减小，或是母材在焊接过程中受热不均匀，熔池内的液态金属及附近的母材均状态，最终在焊缝中或热影响区产生裂纹。热影响区的裂纹通常在接近焊缝的生，分为高温裂纹（产生时温度大于 500 摄氏度时）及低温裂纹（产生时温度 摄氏度），缝边裂纹一般产生于焊接后的几分钟。夹渣：夹渣是熔渣没有漂浮逸出金属熔池，并在焊接过程中保留在焊缝中的缺氧化物，硫化物和其他杂质。未熔合：未熔合是指母材与焊缝金属熔合不充分，一般原因是坡口过小或是在缝的表面清理不彻底。未焊透：通常发生在焊缝根部，成因是焊条电弧未将母材完全熔化，或是熔池金属未将坡口充满。
第三章 基于有限元分析的 EMAT 参数优化得到图 3.6（b）。其中箭头经过归一化处理，显示出固定磁场线的分布，从图中可以看出，永磁体在试件趋肤层附近产生的固定磁场在距离磁铁近的区域磁场更大，在试件中磁场在水平方向也有一定大小的分量，在磁铁左右两侧分布方向相反。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不锈钢复合钢板对接焊缝超声检测工艺及其应用[J]. 陈定光,郑文江,邓波. 化工机械. 2019(01)
[2]基于经验模态分解与小波分析的超声信号降噪方法[J]. 刘备,董胡,钱盛友. 测试技术学报. 2018(05)
[3]平板对接焊缝射线检测中管电压对散射比的影响[J]. 于德军,廖良进,曾令青,张学锋,刘贵吉. 无损检测. 2018(05)
[4]电磁超声横波换能器中永磁体的建模与优化[J]. 唐旭明,阳能军,李平. 无损探伤. 2017(06)
[5]碳钢厚板对接焊缝相控阵检测技术与射线检测技术对比[J]. 刘恩凯,王忠旭,马占云,刘茂平,杜建平. 压力容器. 2017(10)
[6]管道对接焊缝超声检测扫查器机械设计[J]. 邬再新,阮星翔,赵泓,宋成. 组合机床与自动化加工技术. 2017(09)
[7]对接焊缝中裂纹缺陷的横波全聚焦超声检测[J]. 王善辉,姚若河,杨贵德,詹红庆,杜南开,陈建华,林丹源. 无损探伤. 2017(02)
[8]超声导波电磁声换能器的研究进展[J]. 刘增华,谢穆文,钟栩文,龚裕,何存富,吴斌. 北京工业大学学报. 2017(02)
[9]电磁超声体波方法对内部孔洞缺陷检测研究[J]. 蔡智超,张闯. 传感技术学报. 2017(01)
[10]基于EEMD峭度-相关系数准则的多特征量风电机组轴承故障诊断[J]. 彭进,王维庆,王海云,唐新安. 可再生能源. 2016(10)
博士论文
[1]面向钢轨轨底缺陷检测的电磁超声换能器研究[D]. 苏日亮.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]用于高温管道测厚的脉冲电磁铁电磁超声换能器研究[D]. 邱佳明.哈尔滨工业大学 2018
[2]钢轨踏面裂纹电磁超声表面波换能器优化设计及实验[D]. 时亚.南昌航空大学 2018
[3]S30408奥氏体不锈钢板对接焊缝相控阵超声检测技术研究[D]. 修日爽.大连理工大学 2016
[4]基于电磁超声Lamb波层析成像的板材缺陷检测研究[D]. 张超.哈尔滨工业大学 2016
[5]电磁超声换能器的数值模拟研究[D]. 陈海莉.华北电力大学(北京) 2016
[6]基于电磁超声相控阵的金属板检测方法研究[D]. 刘珂丞.沈阳工业大学 2016
[7]腐蚀在线监测电磁超声传感器研制及应用研究[D]. 李素军.南昌航空大学 2015
[8]用于钢轨探伤的脉冲电磁式电磁超声体波换能器设计[D]. 张恒.哈尔滨工业大学 2015
[9]基于电磁超声Lamb波换能器阵列的板材检测方法研究[D]. 刘博.哈尔滨工业大学 2015
[10]Lamb波在板中对接焊缝处的传播特性和缺陷检测研究[D]. 崔辰悦.北京工业大学 2014
本文编号：3090829
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