基于阵列涡流及交流电磁场检测技术的压力容器应力腐蚀裂纹检测

采用阵列涡流和交流电磁场两项无损检测技术对压力容器内壁表面及近表面裂纹缺陷实施不打磨情况下的快速检测,提供了一种高效可靠的压力容器应力腐蚀裂纹无损检测方法,并采用该方法对一台杀菌锅进行了检测。在实验室工艺研究的基础之上,制定了阵列涡流和交流电磁场两项技术的专用检测工艺,并开展检测验证。检测结果表明,该检测工艺可实现对杀菌锅表面及近表面裂纹缺陷的快速检测,对压力容器的定期检验有重要的意义。

容器应力腐蚀裂纹的预防与控制

应力腐蚀裂纹(Stress Corrosion Cracking,SCC)是指金属材料在特定腐蚀环境中,同时受到拉伸应力作用下发生的局部腐蚀现象。SCC是压力容器安全及使用寿命的主要威胁。文章的目的是研究SCC的各种影响要素,并通过真实的案例来分析其在各个行业的表现,同时也给出了相应的预防和管理建议。研究SCC对保证压力容器可靠性、延长压力容器服役寿命有十分重要的作用,还有利于降低SCC引发事故的风险。

7003铝合金应力腐蚀裂纹扩展的电化学阻抗谱分析

采用慢应变拉伸试验、扫描电镜(SEM)观察以及电化学阻抗谱分析,研究峰时效(PA)、双峰时效(DPA)、回归再时效(RRA)状态下的7003铝合金在3.5%Na Cl(质量分数)溶液中应力腐蚀裂纹扩展的特点。结果表明:应力腐蚀裂纹的过程分为两个阶段,即一次裂纹阶段与二次裂纹阶段,其中二次裂纹扩展阶段决定材料的应力腐蚀敏感性。裂纹扩展截面图及阻抗谱拟合结果显示:二次裂纹扩展速率vPA>vDPA>vRRA。断口形貌表明:峰时效状态二次裂纹沿晶倾向最为严重,双峰时效次之,回归再时效最轻微。结合应力-应变曲线分析:3种时效状态下的应力腐蚀敏感性为I_(SCC)(PA)>I_(SCC)(DPA)>I_(SCC)(RRA)。

镍基合金材料塑性对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场影响的研究

为了解材料塑性对高温水环境下核电关键结构材料应力腐蚀裂纹扩展的影响,利用大型非线性有限元软件,对镍基合金中由氧化膜和基体金属构成的应力腐蚀裂纹尖端应力应变场进行了分析,得出了材料屈服应力对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场的影响规律。结果表明:在同样的外载条件下,随着材料屈服应力的增大,裂尖基体金属的应力增大而塑性应变减小;而氧化膜区的应力和塑性应变却同时减小。

围板连接螺栓的辐照促进应力腐蚀裂纹研究

在压水堆(PWR)中,堆芯部件围板连接螺栓的材质是奥氏体不锈钢,长期处于强中子辐照区域。当辐照超过一定限值后,即使应力水平很低,但由于辐照过程中的缺陷、相转变、晶界偏析以及应力变化等原因,材料的塑性逐步丧失,辐照促进应力腐蚀裂纹(IASCC)随之发生。使用高纯度材料、控制水质和改进连接结构可以有效地减缓围板螺栓辐照促进应力腐蚀裂纹的产生。

基于支持向量机和神经网络方法的应力腐蚀裂纹定量重构

应力腐蚀裂纹具有类似于树枝分叉的复杂微观结构,其无损定量检测非常困难。提出了利用神经网络和支持向量机方法的涡流检测应力腐蚀裂纹定量重构方案并进行了有效性验证。首先将应力腐蚀裂纹等效为部分导电的半椭圆形平面裂纹,利用FEM-BEM混合法程序建立了涡流检测训练信号集;其次,针对所选神经网络和支持向量机方法分别提出了相应的裂纹参数化和阻抗信号特征提取方案,建立了应力腐蚀裂纹重构策略,在此基础上分别对模拟应力腐蚀裂纹进行了重构。计算结果表明支持向量机方法对含噪声信号的反演效果明显好于神经网络,该法对于应力腐蚀裂纹的定量重构更为有效。

2Cr13Mn9Ni4钢管硫腐蚀应力腐蚀裂纹分析

针对2Cr13Mn9Ni4管因硫腐蚀产生的应力腐蚀裂纹,用光学显微镜观察其显微组织,并用直读光谱仪和JXA 8800电子探针对材料的成分和腐蚀产物进行了分析,证明了产生应力腐蚀裂纹的原因。并提出了提高使用寿命的措施。

应力腐蚀裂纹涡流检测信号的处理及形状重构

在核电站热交换管道、压力容器等关键设备结构的无损评价中,裂纹型缺陷形状的确定非常重要。采用一种小波分析方法对采集的应力腐蚀裂纹涡流检测信号进行了预处理,减少了噪声及非缺陷信号,并提取了缺陷信号特征,然后采用神经网络方法对裂纹形状进行了重构。结果表明,该方法具有快速、精确的优点。但在数据生成及训练网络时需要花费一定的时间。另外,由于神经网络方法不能重构裂纹电导率的分布情况,因此不能保证所重构裂纹的可靠性。但从涡流检测实用性的角度出发,在不考虑多裂纹等复杂情况下,神经网络方法可以用来重构自然裂纹。

基于超声热波方法的铝合金应力腐蚀裂纹检测与识别

针对飞行器结构中应力腐蚀裂纹的快速高效检测需求,采用超声红外热波方法进行了检测试验研究。在改进WOL铝合金材料应力腐蚀裂纹试件上,改变超声激励位置在裂纹尖端延伸方向并沿裂纹接触面的切线方向上、在裂纹尖端延伸方向并垂直于裂纹接触面上以及在试件开口延伸方向并垂直于裂纹接触面上,获得了不同激励位置下试件的表面温度场分布,通过提取裂纹方向上的线温,实现了对裂纹的定量识别。结果表明:超声红外热波技术能够快速准确地检测到铝合金应力腐蚀裂纹,将超声波激励源布置在裂纹尖端延伸方向并垂直于裂纹接触面上时,能够更好地激发裂纹缺陷。

基于涡流信号的应力腐蚀裂纹区域电导率特性研究

对应力腐蚀裂纹进行涡流检测定量重构时,因裂纹区域电导率特性尚不明确,影响了裂纹的定量精度.本文将裂纹考虑成由多个等厚层组成的模型,采用高频涡流检测仪器和高精度涡流检测数值模拟程序对应力腐蚀裂纹区域的电导率特性进行了分层研究.通过计算和实验,初步验证了检测方法的可行性,并给出了应力腐蚀裂纹电导率值初步结果.

高效电镀电流密度与腐蚀裂纹研究

针对汽车工业急待解决的连杆腐蚀裂纹造成的减振器失效问题,对腐蚀裂纹建立了毛细管模型,试验研究了不同电流密度高效镀铬条件下减振器连杆镀层的微裂纹特征和腐蚀裂纹扩展规律.结果表明:电流密度为58A/dm2时镀铬层微裂纹数量多且细密,在此电流密度下由于腐蚀电流的分散连杆基体的耐蚀性较好;镀铬层极化电流密度和裂纹长径比呈双曲线关系,电流密度为58A/dm2时镀层腐蚀裂纹短而浅,耐腐蚀性能好.

应力腐蚀机理和基于FEM的应力腐蚀裂纹扩展模拟技术的研究进展

本研究总结了应力腐蚀研究的5个经典理论:活性通路理论、钝化膜破坏理论、氢脆理论、腐蚀产物楔入模型和环境破裂三阶段理论。详细介绍了最为广泛接受的钝化膜破坏理论,在此基础上,从单一参数计算和应力腐蚀裂纹扩展模拟两个方面着重介绍了基于有限元方法对应力腐蚀裂纹扩展的研究方法和技术,单一参数计算可以满足获取应力腐蚀裂纹扩展预测模型关键参数,但是将裂纹尖端认为是一个点的假设存在不合理,应力腐蚀裂纹扩展模拟可以将载荷和环境因素综合考虑在内,但还仍然不能仿真出裂纹微观扩展现象。研究结合实践总结提出了应力腐蚀裂纹扩展模拟的工程技术方法,讨论了有限元技术在应力腐蚀研究方面不能实现微观物理过程、时间相关性等存在的问题,指出了基于应力腐蚀时间相关性的应力腐蚀裂纹扩展模拟研究是应力腐蚀破坏预防及预测研究工作的重点。

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命。因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点。基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程。在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律。

304不锈钢晶间腐蚀裂纹失效分析

304不锈钢是一种应用范围最为广泛的不锈钢,具有优良的使用性能,但在某工厂使用中的一次检测中,发现在腐蚀后的工艺性能中出现了弯曲开裂现象。为确定该材料是否存在晶间腐蚀现象,本文采用GB/T4334-E《不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法》和GB/T232《金属材料弯曲试验方法》进行腐蚀试验和弯曲试验、然后通过微观检查和宏观检查等方法,对304不锈钢腐蚀裂纹进行了分析,结果表明,304不锈钢所产生的裂纹为晶间腐蚀所造成,造成原因是应力和腐蚀介质所为,而腐蚀程度的不同也造成了裂纹深浅程度的不同。

含钛18-8钢管循环水应力腐蚀裂纹分析

针对含钛的 18-8输送氨气管产生的应力腐蚀裂纹 ,采用光学显微镜观察其显微组织 ,并用直读光谱仪和透射电子显微镜对材料的成分和水垢进行了分析 ,证实了产生应力腐蚀裂纹的原因。并提出了提高使用寿命的措施。

催化裂化再生系统设备应力腐蚀裂纹成因分析及对策探讨

根据催化裂化装置再生系统设备应力腐蚀裂纹调查情况,分析了应力腐蚀裂纹产生的原因,并对防止对策进行了探讨。

基于试验的应力腐蚀裂纹临界值研究

某飞行学院Cessna172R机群短时间内出现18起燃油导管固定螺帽裂纹故障,对机队飞行安全构成较大威胁。本文根据螺帽材质化学成分、使用环境及裂纹特征,确定了裂纹属于应力腐蚀裂纹(SCC)。同时基于试验验证结果,估算出在成都周边大气环境下,可能导致该型螺帽出现应力腐蚀致裂纹的临界力矩值范围,由此确定了拧紧力矩值和维护措施。研究成果成功消除了燃油导管螺帽裂纹故障,保证了飞行安全。

基于裂纹精细数值模型的应力腐蚀裂纹重构

真实裂纹的反演重构是无损检测理论的难点之一。由于反问题的不适定性,在应力腐蚀裂纹(SCC)的定量重构中常出现裂纹深度的过小评估。根据SCC电导率的测定结果,采用裂纹区电导率分区域赋值的思想,建立了SCC精细数值计算模型,有效改善了SCC深度的欠评估问题。裂纹重构过程中,利用基于粒子群算法(PSO)和共轭梯度法(CGM)的混合逆策略,分别寻求裂纹的形状参数和电导率分布。数值模拟和实际涡流检测信号的重构结果,验证了所提出的模型和方法对于应力腐蚀裂纹重构的有效性。

核电汽轮机防应力腐蚀裂纹技术

我国将陆续开工建设一批CPR、AP1000和EPR等堆型的百万等级核电站,而核电汽轮机主要部件工作在湿蒸汽环境下,防止这些部件产生应力腐蚀裂纹甚至导致最终断裂是汽轮机的关键设计。本文介绍了应力腐蚀的机理,并说明了汽轮机部件应力腐蚀的3个重要影响因素:材料的屈服强度、工作应力水平和工作环境,从可能产生应力腐蚀部位的应力限制和对应力腐蚀裂纹增长的控制方面,提出如何从设计上防止这些部件因为应力腐蚀而失效的措施,这些措施有效性已经在国外的核电站运行中得到了验证,为叶轮、叶片、汽缸等关键部件长期安全运行提供可靠的技术保证。

焊缝应力腐蚀裂纹的原因分析及控制措施

发生应力腐蚀时外观无变化,裂纹发展迅速且预测困难,对设备的安全运行带来了威胁,因而更具有危险性。本文介绍了应力腐蚀裂纹的特征、产生原因及防止措施。