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。

液压支架立柱缸筒内壁裂纹应力腐蚀有限元分析

以ZDL2400-14-22型液压支架为研究对象,介绍一种基于有限元分析的液压支架立柱缸筒内壁裂纹应力腐蚀分析方法。该方法通过有限元模型的构建,分别从缸筒裂纹深度、裂纹宽度与浓缩液等角度出发,模拟分析裂纹顶端应力腐蚀的变化情况,以此寻找出立柱缸筒内壁裂纹应力腐蚀的主要影响因素,有利于立柱缸筒的优化设计,确认有限元分析法具有一定应用价值。

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。

应力比和腐蚀环境对超高强度钢AerMet100疲劳裂纹扩展的影响

采用载荷控制与应力强度因子控制两种方法研究超高强度钢AerMet100在不同裂纹扩展速率区域受到应力比和腐蚀环境影响的疲劳裂纹扩展行为。利用扫描电子显微镜(SEM)对断口进行观察。结果表明:疲劳裂纹扩展速率da/dN≤1×10-5mm/cycle时,当应力比R≤0.5,疲劳裂纹扩展门槛值ΔK th随着应力比R增加而减小,当应力比R≥0.5,疲劳裂纹扩展门槛值变化趋于平缓;在da/dN≥1×10-5mm/cycle时,疲劳裂纹扩展速率出现不受应力比影响的收敛现象。在da/dN≥1×10-5mm/cycle时,腐蚀环境会加速疲劳裂纹扩展;在裂纹扩展速率da/dN≤1×10-5mm/cycle时,由于氧化致裂纹尖端闭合效应,腐蚀环境导致裂纹扩展变慢,并使裂纹扩展门槛值增大。

304L不锈钢在高温水中的应力腐蚀裂纹扩展

敏化的304L不锈钢紧凑拉伸试样在288℃的含氧循环水中发生应力腐蚀(SCC)后,沿试样横截面将裂纹尖端区制成透射电镜(TEM)试样,用高分辨分析型TEM观察裂尖,测量微区成分.结果表明,在不连续的SCC裂纹周围及裂尖前方存在几百纳米宽的氧化物区,成分为Cr2O3,Fe3O4或其混合物.在氧化物中存在大量的纳米级浅裂纹,在裂尖应力集中作用下,氧化物中首先形成不连续的微裂纹,它们长大并和主裂纹连接就导致SCC裂纹的不连续形核及扩展.

力学因素对管线钢应力腐蚀开裂裂纹萌生的影响

研究了应力比、加载频率和外加横向载荷等力学因素对X70管线钢在新疆土壤溶液中穿晶应力腐蚀开裂裂纹萌生的影响,并结合环境扫描电镜对腐蚀样品表面进行观察。结果表明:低应力比增加了载荷的波动,促进了管线钢应力腐蚀开裂裂纹的萌生;当波动载荷作用于样品的循环周次相同时,频率越低越有利于穿晶应力腐蚀开裂(TGSCC)裂纹的萌生;当波动载荷作用于样品的时间相同时,频率越高有利于裂纹的萌生;垂直于拉-拉应力方向的外加横向载荷促进了TGSCC裂纹的萌生。

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。

应力腐蚀损伤裂纹起始寿命计算模型

应力腐蚀破裂的三个阶段中 (裂纹孕育期、裂纹扩展期、快断期 )孕育期的裂纹起始寿命约占总寿命的 90 % ,其分析估算的准确性对应力腐蚀总寿命的估算有决定性的意义。文中应用应力腐蚀损伤累积的概念 ,建立裂纹起始寿命计算的损伤模型 ,该模型考虑到应力与损伤的关系及应力腐蚀破裂的门槛值。以文献中光滑试件恒定应力应变腐蚀试验为算例 ,对不同初载荷作用下的应力腐蚀裂纹起始寿命进行计算 ,与试验结果对比有很好的一致性 。

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。

氯离子质量浓度对Inconel 740H合金应力腐蚀开裂性能的影响

采用慢应变速率拉伸试验和应力腐蚀裂纹扩展试验方法,研究了630~700℃高参数先进超超临界机组候选镍基合金Inconel 740H在0、1、20 mg/L氯离子水环境中的应力腐蚀开裂性能及规律,并探讨了高质量浓度氯离子促进应力腐蚀裂纹的萌生和扩展的相关机理。结果表明:高质量浓度氯离子促进740H合金的应力腐蚀开裂,合金应力腐蚀敏感性指数断后伸长损失I_(scc(δ))随氯离子质量浓度升高而增大;当氯离子质量浓度升高至20 mg/L时,断口中部和断口边缘均呈沿晶脆性断裂特征,断口附近有大量沿晶二次裂纹,此时合金发生了应力腐蚀开裂。在20 mg/L氯离子水环境中裂纹平均扩展速率达1.15×10^(–6) mm/s,是高纯水中裂纹平均扩展速率的111.7倍。

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。

黄铜应力腐蚀裂纹与应力分量的关系

利用黄铜Ⅱ型和Ⅲ型试样研究了应力腐蚀裂纹形核位置和扩展方向与应力分量的关系。结果表明,裂纹在最大正应力处形核,扩展方向与最大正应力相垂直.在Ⅲ型试样中,氨浓度对裂纹扩展形态有影响,氨浓度较高时,由于均匀腐蚀的作用,在45°面上的裂纹很不明显;在氨浓度较低时,则可看到沿试样圆周有许多45°面裂纹,裂纹间隔在10—150μm之间,而在具有最大剪应力的扭转面上则没有裂纹形成。

1Cr18Ni9Ti钢应力腐蚀裂纹产生原因

对1Cr18Ni9Ti钢制生理盐水的消毒锅炉在使用过程中产生的裂纹与扩展的特征、裂纹源区及裂纹尖端断裂面及母材的化学成分等进行分析,断定此裂纹是点蚀造成应力集中后形成裂纹源并扩展产生的应力腐蚀裂纹。

加载频率f和应力比R对腐蚀疲劳裂纹扩展速率影响的研究

在腐蚀疲劳试验基础上， 研究了０Ｃｒ１８Ｎｉ９ 钢在ＮａＣｌ溶液中的扩展行为， 分析了应力比Ｒ和加载频率ｆ 对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响， 提出了环境加速因子Ｃ （Ｒ， ｆ）， 进而给出了一种反映腐蚀疲劳裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ～ （ΔＫ， ｆ， Ｒ） 的数学模型。该模型经试验验证，

应变速率和电位对应力腐蚀裂纹扩展的影响

以滑移-溶解-再钝化模型为基础,推导出应力腐蚀裂纹扩展速率与裂尖应变速率和电位之间的理论公式.计算表明,在裂纹扩展速率与裂尖应变速率的关系曲线中有两个特征区域.裂纹扩展速率在区域I随裂尖应变速率增加而增大,而在区域II不随裂尖应变速率的改变而变化.用慢应变速率拉伸技术(SSRT)测量了304L不锈钢的裂纹增长速率.当电位控制在区域II的阳极区时,理论计算的裂纹扩展速率与实验得到的结果比较吻合.

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.

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。