热轧含钛低合金高强钢板断口分层机理研究

利用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、透射电镜(TEM)等设备研究了含钛低合金高强钢拉伸断口分层原因。结果显示:在显微组织和晶粒尺寸正常的情况下,MnS和大颗粒Ti(C,N)夹杂物聚集是导致断口分层的根本原因。拉伸断口呈现撕裂棱+浅韧窝的准解理形貌。塑性变形过程中,Ti(C,N)破碎导致显微裂纹萌生。裂纹沿着薄膜状MnS传导,最终在MnS和基体界面形成撕裂棱。大量平行分布的MnS夹杂物共同作用,使断口产生分层现象。通过降低S、N含量能够有效减少两类夹杂物数量,消除断口分层现象,改善塑性指标。

基于电容分布效应的一二次融合柱上断路器断口绝缘性能分析与优化研究

针对现有一二次融合柱上断路器负载侧或电源侧单侧配置电子式电压传感器(electronic voltage transformer,EVT)后断口工频电压试验时,壳体对地电位过高造成柱上断路器破坏性放电的问题,文中对配置EVT的柱上断路器断口绝缘性能进行研究。文中首先对柱上断路器断口耐压试验时壳体对地放电问题进行了电容分布理论分析,并给出配置不同容值制作的EVT的柱上断路器在断口耐压试验时壳体与地之间的电压值。其次给出了现有国网标准化方案一二次融合柱上断路器的理论设计依据,同时指出电源侧配置EVT的一二次融合柱上断路器的绝缘设计裕度,得出在满足开关性能及EVT准确度要求的前提下,EVT高压臂尽量采用电容容值低的电容降低壳体对地电压。最后提出在现有试验方式下一种负载侧和电源侧均配置EVT的一二次融合型柱上断路器新型结构形式,并给出试验结果。分析及试验结果证明,该结构的柱上断路器断口耐压试验时,壳体对地电压小于GB/T 11022—2020规定的相对地电压42 kV,避免了断口耐压试验时壳体与地击穿的现象,并已在工程中得到广泛的应用。

回火温度对3Cr3Mo3VNb钢力学性能和断口形貌的影响

通过控制回火温度,获得了不同力学性能的3Cr3Mo3VNb钢。试验结果表明,在300~680℃回火温度区间内,试验钢的硬度整体呈下降趋势,在500℃回火后出现二次硬化现象,试验钢加速软化发生在600℃以上高温回火;其冲击韧性在300~680℃回火温度区间逐渐增强,650℃以上回火后,冲击韧性快速提升。经过不同温度回火后,3Cr3Mo3VNb钢得到不同的室温组织,其显微组织由回火马氏体转化为回火屈氏体和回火索氏体。碳化物的形态由颗粒状转化成长条状,最后为块状。试验钢的断裂方式为准解理断裂和韧性断裂,准解理断裂发生在300~650℃温度区间,韧性断裂发生在680℃高温回火。试验钢的冲击韧性受显微组织和碳化物的影响较大。

ZL101A铝合金拉伸断口缩松缺陷产生原因

某批次ZL101A铝合金试样在进行拉伸试验后,其断口出现了缩松缺陷。采用宏观观察、X射线检测、金相检验、扫描电镜及能谱分析、力学性能测试等方法分析了缩松缺陷产生的原因,以及缺陷与材料力学性能的关系。结果表明:在铸造过程中,ZL101A铝合金局部得不到及时补缩,金属液在凝固过程中收缩不一致,导致材料产生缩松缺陷;缩松缺陷严重降低了ZL101A铝合金材料的力学性能,随着缩松缺陷面积的增大,材料的抗拉强度和断后伸长率均呈下降趋势。

低合金高强钢拉伸断口分层的原因分析

针对420 MPa级别低合金钢板室温横向拉伸断口出现分层现象,通过断口形貌、非金属夹杂物及金相组织观察以及扫描电镜、能谱检验等分析技术手段,对其宏观形貌、微观组织等综合分析,并对断口分层的原因及影响因素进行探讨。结果表明,试样存在心部偏析及MnS夹杂物,割裂基体,形成应力集中区域是该试样拉伸断口分层的主要原因。通过提高钢水的纯净度,严控钢液中的硫、磷等有害元素含量;配合连铸低过热度浇注工艺,合理控制拉坯速度,优化控轧控冷工艺,可有效减少该类缺陷发生概率。

基于三维体视分析技术对金属断口的分形研究

金属断口包含金属材料的性质、性能及服役过程的重要信息,是金属断裂定性分析、定量表征的关键证据。研究证明分形维数与材料断裂参数密切相关,但传统二维图像分析难以全面揭示断口特征。为了更深入了解断裂机制和材料性能,三维形貌技术逐渐成为研究热点。在分析仪器中三维体视显微镜可以提供更便捷、更准确的断口信息,进而通过计算分形维数推测材料断裂性质。其中计盒维数分析方法具有易于实现和理解、应用范围广、稳定性好、可解释性强等优势。利用三维体视显微镜和MATLAB程序获取断口三维形貌并计算分形维数。实验表明,拉伸断口抗拉强度和屈服强度与分形维数呈负相关,冲击断口的冲击值与分形维数呈正相关。

双断口隔离开关在220kV GIS变电站中的应用

随着电网系统对供电可靠性和持续性要求的提高,为实现不停电对已有的变电站进行扩建、检修、现场交接绝缘试验等,需使用一种双断口隔离开关配合一把临时接地开关,以有效解决这些问题。同时,通过合理设计双断口隔离开关结构,可有效兼容现有的设备、间隔,提高设备的可互换性和后期的可维护性。

分流桥对多腔体铝型材挤压融合口断口性能的影响

对融合口断口位置进行化学成分分析、金相组织观察以及力学性能检测,研究表明铸锭在较大挤压力的作用下与分流桥产生摩擦力,较大的摩擦力使得铸锭表面晶粒破碎严重,在后期热处理过程中晶粒长大形成粗大再结晶,导致融合区域断口呈大颗粒状。大颗粒状形态的晶粒会降低融合口位置的力学性能,在实际生产过程中应予以严格控制。

曳引驱动乘客电梯非金属对重反绳轮轮轴断裂断口形貌分析

某曳引驱动乘客电梯非金属反绳轮运行过程中突然发生轮轴断裂,采用电子扫描电镜对轮轴断口金相组织进行分析,利用能谱分析仪对轮轴挂板、轮轴进行成分分析,并对轮轴挂板、钢丝绳、轮轴进行了显微硬度测试及其磨损观察。结果表明,轮轴挂板、轮轴的材质成分及其硬度符合要求,轮轴凹槽处为疲劳源,曳引钢丝绳从反绳轮中脱槽后钢丝绳绕着轮轴一直摩擦运行是反绳轮轮轴疲劳断裂的主要原因。

高强热轧钢板拉伸试样断口呈现分离状现象解析

在C-Si-Mn体系中添加Nb、Ti、V、Mo等微合金元素,采用控扎控冷工艺获得强度700 MPa以上热轧钢板,对拉伸断口呈现分离状的试样进行形貌描述,分析其产生机理、产生时机,以及对下游行业加工应用的影响程度等。

混合型断口金属材料韧脆转变温度评价的仪器化冲击试验

利用典型断口材料34CrNiMo6合金钢进行仪器化冲击试验,总结出断口金属材料韧脆转变温度评价的仪器化冲击试验方法,所得结果与通过温度-能量、温度-侧膨胀值评价方式得到的韧脆转变温度基本保持一致。结果表明:仪器化冲击试验方法更稳定可靠,且仪器化冲击试验方法可以用于无法直接目视观察评价的混合型断口材料的韧脆转变温度评价中。

关于X65M管线钢冲击断口分离的控制与分析

以热连轧生产线批量生产的X65M管线钢为研究对象,通过热轧工艺调控分析其对X65M管线钢冲击断口分离的影响。以低温冲击试验为基础探索X65M管线冲击功的变化规律,利用金相显微镜(OM)对实验钢进行显微组织观察,借助扫描电子显微镜和能谱分析(SEM-EDS)对断口位置进行形貌分析。断口分离比例由原来的81%降低到20%左右,在-65℃时冲击试验时,分离评级由Ⅳ级降低到Ⅱ级。在-20℃、-45℃温度下进行冲击试验,冲击功由160~220J提高到290~300J;在-55℃下进行冲击试验,冲击功由160J提高到220J,较好地改善了X65M管线钢冲击韧性和抗裂纹性能。

VARI工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料的耐腐蚀性能及断口形貌分析

研究了用真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺制备碳纤维复合材料的耐腐蚀性能,并对采用VARI工艺制备的碳纤维复合材料制件进行了断口形貌分析。结果表明:碳纤维树脂基复合材料的拉伸强度是395.93 MPa,弯曲强度是568.44 MPa,模拟海水中浸泡70天后拉伸性能和弯曲性能的保持率仍能保持在80%以上;腐蚀前环氧树脂与碳纤维编织布总体浸润充分,拉拔孔洞少,腐蚀后树脂对纤维包裹性变差,孔洞变多,但仍保持材料的大部分优良性能。

±800kV直流高速开关断口外绝缘特性仿真研究

直流高速开关(high speed switch,HSS)作为多端柔性直流输电系统的关键设备,其可靠性具有重要意义,而断口外绝缘特性是影响HSS安全稳定运行的重要因素。文中采用有限元法针对HSS实际运行工况进行建模仿真,根据断口内绝缘及外绝缘的电场分布获得最恶劣的运行工况,研究该运行工况下HSS断口外绝缘在淋雨与污秽等环境下的电场分布特性,分析有限空间内断口加长提高外绝缘性能的可靠性。研究结果表明:实际运行过程中,HSS一侧隔离开关拒动、一侧通过阀侧接地为最恶劣的运行工况,在该运行工况下,淋雨环境中断口伞裙电场分布均匀,但电场强度整体增加,污秽条件下外绝缘电场分布与干燥条件下相似,但在高压端电场畸变程度显著增加;随着断口长度、外绝缘爬电距离增加,外绝缘电场模值整体下降,断口长度的改变对隔离开关外绝缘性能影响较小。以上研究对HSS断口外绝缘优化设计具有一定参考意义。

双断口直流断路器的仿真与试验研究

常规电流注入式直流断路器采用快速真空开关并联包含IGCT的电力电子组件,来实现断路器额定电流与短路电流开断的任务。针对单断口直流断路器,在额定电流开断过程中,快速真空开关断口电流自然转移至IGCT电力电子组件存在换流失败现象,以及大短路电流开断工况下,快速真空开关断口存在一定概率出现电弧重燃现象,提出由两台快速真空开关串联的设计方式形成双断口直流断路器的改进方案,并对两台快速真空开关影响开断性能的主要参数进行边界能力分析。通过仿真与实验验证,双断口直流断路器可以有效消除换流失败与电弧重燃现象,从而提高断路器的可靠性以及工程实际应用的可行性。

基于TRIZ理论的航空构件金属断口识别系统优化设计

【目的】服役金属工件易产生断裂、疲劳、腐蚀等失效事故,严重影响到生产安全和经济效益。对金属断口进行高效分析及失效预防,对机电设备制造及维修的意义重大。而现有的断口识别系统大多以空间域为基础对断口图像进行识别,缺乏理论支持,效果较差,需要进一步研究。【方法】针对现有断口识别系统识别效率低、准确率低及断口数据冗余问题进行系统描述。运用TRIZ理论,分别使用系统裁剪、标准解、发明原理等方法,获得多种创新方案。【结果】通过方案整合获得最终解决方案,即通过增强图像纹理特征,引入无线传输系统,更换基于经验Ridgelet-2DPCA断口识别算法。【结论】该方案提高了断口识别准确率及识别效率,降低了存储难度,提高了识别检测灵活度,经济效益显著。

基于钻采管材断口图像特征的图像预处理方法研究

分析钻采管材断口宏观图像可以为管材材料的性能及服役行为等许多方面的研究提供重要信息,准确分析钻采管材断口宏观形貌需要对断口宏观图像进行剪切、灰度化、直方图均衡化、去噪、滤波和边缘检测等预处理。图像分块后,通过子块的灰度均值、方差以及方向图识别噪声子块,利用噪声子块邻近的纹理子块沿纹理方向滑动对噪声子块进行修复,实现图像去噪。对去噪后的图像进行Gabor滤波处理、边缘检测等操作。实验结果表明,通过上述预处理方法可以获得较为理想的断口宏观纹理图像,为后续特征提取、断口类型识别等奠定基础。

适用于高压直流断路器的多断口串联高速机械开关同步性研究

多断口串联的高速机械开关作为混合式高压直流断路器的重要组成部分,其多断口间的同步性对高压直流断路器的开断性能有着重要影响。对多断口高速机械开关的拓扑结构和工作原理进行了研究,分析了操动机构的线圈参数、储能电容、环境温度、充电电压、控制系统等因素对同步性的影响规律,并提出了通过控制线圈内阻、储能电容值偏差和工艺等措施保证断口间的同步性。在此基础上,对张北多端柔性直流工程535 kV混合式高压直流断路器用高速机械开关的同步性进行测试,测试结果表明各断口的分散性在±0.2 ms内,为高压直流断路器的可靠开断提供了保证。

GIS双断口隔离开关不停电试验电场分布及击穿特性

共气室结构的双断口隔离开关(double-fracture disconnect switch,DDS)在不停电耐压试验过程中存在因试验侧断口击穿而影响运行侧断口绝缘性能的风险,在设计阶段需要对其电场分布和击穿特性进行研究。为此,以新研发的110 kV三相共箱式GIS双断口隔离开关为例,采用有限元方法对电场进行仿真分析,得到其在现场不停电工频耐压试验中的内部电场强度分布。根据电场的计算结果,采用基于汤逊放电理论的击穿判据,研究不停电试验中两个断口的击穿特性,证明了在DDS现场不停电交流耐压试验过程中,试验侧断口击穿不会对运行侧的绝缘性能造成影响。研究结果可以为在运的DDS二期扩建时的不停电扩建与现场绝缘试验工作提供安全保证的理论支撑,也为未来新型DDS设备研发过程中的绝缘校核提供了更加翔实的理论依据。

40Cr圆钢拉伸断口的异常原因分析

为了分析小规格40Cr圆钢拉伸断口异常的原因,采用金相显微镜、显微硬度计、扫描电镜及能谱仪等对断口试样的显微组织、显微硬度、断口形貌、夹杂物、碳化物等进行了观察。结果表明,钢中存在严重的碳、合金元素以及磷的偏析是断口异常的主要原因。