加工硬化对焊接接头缺陷裂纹力学性能的影响

【目的】为了分析核电一水回路安全端焊接接头熔合线处加工硬化分布,并为其缺陷裂纹尖端力学性能的分布及裂纹扩展驱动力提供分析依据。【方法】通过试验获得不同加工硬化程度316L不锈钢的维氏硬度和屈服强度的关系,并通过焊接接头不均匀硬化规律获得焊接接头熔合线附近材料的屈服强度。在此基础上,采用有限元模拟的方法获得熔合线处缺陷裂纹尖端力学性能的分布规律。【结果】结果表明,焊接接头熔合线两侧维氏硬度不同,材料出现了不同程度的加工硬化,沿着熔合线两侧维氏硬度逐渐减小。焊接接头不均匀的加工硬化规律会影响裂尖的Mises应力、裂纹的张开应力、裂尖的等效塑性应变和张开应变,加工硬化会增大裂尖Mises应力和张开应力,使Mises应力和张开应力偏向加工硬化程度较高的金属;加工硬化会抑制等效塑性应变和裂纹的张开应变,等效塑性应变和张开应变偏向硬化程度较低的金属。加工硬化也会影响裂尖应力三轴度,增大裂尖应变率和裂纹扩展速率。【结论】焊接接头熔合线附近材料的加工硬化会增大裂纹扩展驱动力,增加缺陷裂纹的扩展速率,加剧焊接接头失效。

氧化物共晶陶瓷激光增材制造裂纹缺陷形成及抑制研究进展

氧化物共晶陶瓷以其优异的高比强度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和抗蠕变等独特性能,被认为是超高温氧化腐蚀等极端环境下长期稳定服役的理想材料之一,在新一代高推重比航空发动机高温热端结构部件中具有巨大的应用前景。激光增材制造技术已成为近年来制备高性能复杂结构部件最具潜力的前沿技术,然而陶瓷在激光快速凝固过程中,裂纹缺陷极易产生,严重影响构件的成形质量和性能,成为制约工程化应用的关键。本文综述了激光近净成形和激光粉末床熔融两种典型陶瓷激光增材制造技术,分析对比了两种技术制备的不同形状陶瓷样件的裂纹形态特征,重点从微观组织形态特征、应力状态等角度探讨了激光增材制造氧化物陶瓷裂纹的形成机理,并进一步从工艺参数优化、成分设计、外场辅助等三个方面改善微观组织与减小热应力以抑制裂纹进行系统总结。最后指出氧化物共晶陶瓷激光增材制造在粉末特性、成形主次因素、成形技术研究等方面的未来发展趋势及突破方向。

火力发电厂蒸汽管道ZG15Cr1Mo1V铸造水压堵阀裂纹缺陷成因分析

铸造水压堵阀裂纹缺陷已是火电金属监督检验典型问题之一,为探究裂纹缺陷成因,指导现场检验和缺陷处理,本文以ZG15Cr1Mo1V主汽和再热热段堵阀大规模裂纹缺陷为研究对象,从材料特性、水压堵阀结构特征、制造工艺、服役特点等方面展开分析。结果表明:堵阀制造阶段已存在微小原始缺陷,运行服役后扩展形成裂纹缺陷;材料特性和制造工艺决定其存在原始缺陷的倾向较大;分型铸造方式导致阀体两侧缺陷差异明显;水压试验时堵阀仅前侧受力的状况造成阀体前后侧裂纹缺陷差异;相贯线过渡区域、口环连接区域易形成缩松、微裂纹等缺陷,且过渡区域多为应力集中区,导致裂纹缺陷易在此富集与扩展;制造热处理和运行服役阶段温度、压力的作用,促使裂纹缺陷的生成与扩展。

基于脉冲涡流的多层金属铆接结构孔周裂纹缺陷检测仿真

脉冲涡流(PEC)检测技术由于其深层缺陷检测能力和高灵敏度等优点,被应用于多层铆接结构内部缺陷的检测中。为了研究PEC矩形传感器的尺寸参数对多层铆接结构孔周裂纹缺陷检测性能的影响,采用有限元仿真软件COMSOL构建PEC矩形传感器的三维仿真模型,根据PEC在多层铆接结构中的分布规律,通过数值仿真研究探头结构参数以及中心轴偏移量对检测效果的影响。仿真测试结果表明:矩形探头长宽高尺寸比例在1:1.25:1.25时检测灵敏度最高,适宜多层铆接结构的孔周裂纹检测。同时发现,为了保证足够的检测灵敏度,在垂直裂纹缺陷的方向上,偏移量应小于1 mm,在与缺陷平行且重合的方向上,偏移量应小于0.2 mm。该研究结果为多层金属铆接结构孔周裂纹检测传感器尺寸参数设计提供依据。

除氧器水箱焊缝裂纹缺陷修复工艺技术研究

针对核电机组除氧器水箱角焊缝出现的裂纹缺陷问题,进行了焊接工艺优化试验。通过使用镍基焊材结合回火焊道方法,对同种钢和异种钢对接接头的性能和微观组织影响进行了深入分析。同时,比较了不同焊接工艺下焊接接头的残余应力分布情况,并采用锤击和超声波消应力方法进行处理效果对比。此外,还进行了冷裂纹敏感性评估及线膨胀系数的测量,以验证工艺的适应性和焊接材料的选择合理性。试验结果表明,镍基焊材与回火焊道方法能有效降低热影响区的脆性,提高冲击韧性,并明显降低焊接残余应力,从而为现场焊接维修提供了有效的工艺优化措施。

基于失效分析法的炼油化工装置裂纹缺陷安全监测方法

裂纹是炼油化工装置长期使用后难以避免的缺陷。为寻找合理的治理时期,研究基于失效分析法的炼油化工装置裂纹缺陷安全监测方法。利用电磁超声感应设备、涡流热成像设备、摄像机完成内外探伤,并以此采集裂纹数据,定位裂纹缺陷位置,识别裂纹缺陷参数,分析炼油化工装置裂纹缺陷安全失效路径,计算安全剩余寿命。实验结果表明所提方法较好地完成了炼油化工装置的裂纹缺陷安全检测。

配电网无人机自主巡检中绝缘子裂纹缺陷识别技术研究

配电网周围存在复杂的电磁环境,会对无人机的飞行稳定性和图像传输质量造成干扰。因此,受到光照、角度、遮挡等多种因素的影响,可能导致对绝缘子的识别结果出现误判或漏判。为此研究配电网无人机自主巡检中绝缘子裂纹缺陷识别技术。首先,对无人机搭载的传感器采集的绝缘子图像,完成多源融合。其次,改进卷积神经网络,建立损失函数,实现绝缘子裂纹缺陷识别。最后,试验结果表明,所研究技术能够准确提取绝缘子特征,且对无人机巡检采集的多源图像融合后,有效提高了绝缘子裂纹缺陷识别的精度。

基于MATLAB图像处理技术的茅型瓶裂纹缺陷识别研究

茅型瓶是一种乳白色仿瓷玻璃瓶,具有较好的热稳定性、密闭性和遮光性,是茅台酒常用的包装材料,存在缺陷的酒瓶会出现酒渗漏、酒体挥发、酒体变质等。裂纹缺陷是常见的茅型瓶缺陷,利用MATLAB图像处理技术对茅型瓶裂纹缺陷进行识别,首先对缺陷图像进行灰度化、去噪、边缘检测等预处理,然后使用Hough变换法对预处理的缺陷图像进行识别,采用不同的裂纹缺陷图像进行验证。结果表明,霍夫变换能够检测不同形状和位置的茅型瓶裂纹缺陷,识别效果较好。

核电厂冷却水泵叶轮裂纹缺陷的成因及解决方法

针对冷却水泵叶轮出现裂纹缺陷的问题,以某工厂生产冷却水泵为例,从材料铸造工艺、力学性能、裂纹形貌等方面对裂纹缺陷产生的原因进行了分析,并对比了两种冷却水泵叶轮铸造工艺的区别。研究结果表明,该工厂生产叶轮的力学性能较差,在裂纹周围有沿晶面断裂特征,且其金属结构不均匀,造成叶轮裂纹缺陷的主要原因为铸造工艺存在问题。针对工艺方面存在的问题,分别从铸造工艺和热处理工艺两个方面提出改进方案,以期为相关人员提供参考。

某化工厂输气管道不锈钢法兰裂纹缺陷原因分析

输气管道在化工厂用于输送气体和液体等物质,由于长期运行和环境的影响,连接管道不锈钢法兰可能出现泄漏现象,给生产运行带来安全隐患和经济损失。文中针对某化工厂管道所使用的0Cr18Ni9材质锻造不锈钢法兰因裂纹缺陷泄漏气体现象进行了理化检验,分析表明,导致某化工厂输气管道不锈钢法兰裂纹的主要原因为法兰选材和工艺因素有关,同时遇到法兰接触输气管道介质中Cl和S元素腐蚀敏感性,最终导致裂纹的形成。

基于新型脉冲涡流传感器的裂纹缺陷定量检测技术

传统脉冲涡流检测技术采用反射型传感器,其通过一个圆柱形的激励线圈来产生激励磁场,采用检测线圈或霍尔传感器来检测扰动磁场,然而由于激励磁场要比缺陷引起的扰动磁场强很多,使得这种结构的传感器对缺陷的检测灵敏度不高,需采用差分的方法来增强缺陷信息。提出了一种新型脉冲涡流传感器,其通过采用矩形激励线圈来改变激励场的空间分布,使得无需差分就可以对缺陷进行定量。在分析该新型脉冲涡流传感器检测原理的基础上,采用仿真和实验相结合的方法研究了其对裂纹缺陷长度和深度进行定量的效果,仿真与实验结果相一致,证明了该传感器的有效性。

基于导波的弯管裂纹缺陷的检测

为了探究超声导波在90°弯头所引起的模态转换对检测造成的影响,采用试验和模拟的方法来研究导波在90°弯头中的传播特性,利用周向均布的长度伸缩型压电片激发导波L（0,2）模态,对弯头及弯头两端直管道上的周向裂纹缺陷进行位置识别;并对比直管道检测结果,研究弯头对导波模态转换的影响。采用小波分析对试验信号进行降噪处理,试验结果表明,L（0,2）模态导波穿过弯头后发生模态转换,产生弯曲模态F（1,2）。弯头处裂纹缺陷的检测敏感性与其所在位置有关,弯头外侧的检测敏感性最高;且检测敏感性与激发频率有一定关系,在较高的激发频率（120~130 k Hz）下,弯头两端直管道上裂纹缺陷检测的敏感性最高;当激发频率处于较低频率（80 k Hz）时,导波对弯头内侧缺陷检测的敏感度最高。因此提出采用不同激发频率的导波对带有弯头的管道系统进行综合检测的方法。利用数值模拟的方法对导波在弯头处的传播特性进行研究,模拟结果与试验结论相吻合。

不同角度裂纹缺陷对材料动态断裂行为的影响

采用新型数字激光动态焦散线试验系统,对含相互垂直和相互共线两种裂纹缺陷介质在冲击载荷作用下的动态断裂行为进行了研究。结果表明:在动态冲击载荷的作用下,边裂纹缺陷处应力集中程度远大于试件的内部裂纹缺陷处应力集中程度;当裂纹从垂直内部裂纹缺陷的端部再次起裂时,表现为Ⅰ/Ⅱ复合型断裂;起裂后,裂纹的断裂模式很快由Ⅰ/Ⅱ复合型向Ⅰ型转化;而对于内部共线裂纹缺陷而言,裂纹的起裂和扩展始终表现为Ⅰ型断裂形式。当内部裂纹缺陷垂直于边裂纹时,内部垂直裂纹缺陷对边裂纹扩展的裂纹尖端的应力强度因子和裂纹扩展速度均有抑制作用;且当裂纹再次从内部垂直裂纹缺陷处起裂后,裂纹的扩展速度和应力强度因子也较共线裂纹缺陷时的高;裂纹扩展速度与裂纹尖端的动态应力强度因子呈正相关性。

基于连续小波变换的输油管道裂纹缺陷漏磁检测研究

在分析埋地输油管道裂纹漏磁检测现状的基础上,研究了连续小波变换能量法在管道裂纹漏磁检测信号处理上的应用。设计了裂纹缺陷漏磁检测实验方案,利用连续小波变换分析了裂纹缺陷不同特征参量(长度和深度)对漏磁检测信号的影响,得出了不同特征参量的裂纹漏磁信号的连续小波变换能量变化图谱,表明了漏磁检测信号特征与裂纹缺陷之间有特定的定量关系及用漏磁方法检测裂纹缺陷存在着一定的局限性。

高压锅炉管内表面类裂纹缺陷的分析和评定

对高压锅炉管内表面类裂纹缺陷的特征、来源、性质和危害性,以及相关标准中的规定进行了分析,提出了一种金相观察+定向压扁的特殊间接试验方法对锅炉管内表面类裂纹缺陷进行间接检验评定,并对GB 5310—2008提出了增加压扁试验抽样比例、把扩口试验作为必检项目等建议。

不同倾角预制裂纹缺陷与运动裂纹的相互作用

为了研究运动裂纹与不同倾角预制裂纹缺陷之间的作用机制,采用数字激光动态焦散线方法对含不同倾角预制裂纹缺陷的三点弯曲梁进行冲击实验。研究结果表明,在冲击载荷作用下,预制裂纹缺陷尖端均产生了次生裂纹;当运动主裂纹与预制裂纹缺陷贯通时,次生裂纹不会立即起裂,而是经过0~10μs的能量积蓄后,次生裂纹才起裂;运动主裂纹应力强度因子峰值与次裂纹起裂时的应力强度因子值均随预制裂纹倾角的增大而增大。

裂纹缺陷体积百分数与CT数的关系分析

本文利用混合体的线性衰减系数的线性表示,推导出材料受力环境下,不含杂质时,微裂纹群的出现所带来的密度相对变化量与CT数相对变化量之间的关系式。进一步分析得到了裂纹缺陷体积百分数相对变化量与CT数相对变化量之间的关系式。含单杂质时,得到了裂纹缺陷体积百分数相对变化量与CT数相对变化量的关系式,并且把结论进一步推广到多杂质情形。为后期利用CT进行材料疲劳寿命分析奠定了理论基础。

基于电磁超声导波的铝板裂纹缺陷检测方法

针对铝板斜向裂纹缺陷检测问题,提出了一种非对称斜向曲折型线圈电磁超声导波换能器设计结构。通过毕奥萨伐尔定律建立了曲折型线圈及非对称斜向曲折型线圈的等效力磁模型,分析了电磁超声换能机理中洛伦兹力、磁感应强度与主声束传播特性的关系,实验验证了不同斜向角度的曲折型线圈电磁超声换能器缺陷检测能力。结果表明,斜向曲折型线圈结构电磁超声换能器主声束回波信号呈非对称分布,其主声束方向垂直于换能器线圈工作导线,斜向角度变化可实现电磁超声导波在铝板中的传播方向控制,为铝板中全方位裂纹缺陷检测提供了理论依据与应用基础。

平板导体中裂纹缺陷探伤涡流场的求解

裂纹缺陷是涡流检测中最常遇到的缺陷类型。根据裂纹的特点 ,可以把它近似为一个没有厚度的面缺陷 ,其作用由分布在裂纹面上的等效电流偶极子层代替。使用积分方程法计算其涡流场问题 ,只需要很小的计算量。以前的工作都以无限厚导体为求解对象 ,文中研究了有限厚平板导体 ,结果表明它更加接近涡流检测的真实情况。线圈阻抗的计算值与实验结果进行了比较 ,吻合很好。

具有裂纹缺陷的板和加筋板格在联合载荷作用下的剩余极限强度

作者提出了一种更加理性化的基于"第一原理"的船舶结构强度评估系统。该系统要求考虑各种损伤对剩余极限强度的影响,因而更能真实地反映实际的结构极限强度值。计算累积的损伤程度和带损伤后的剩余极限强度是该系统的两项中心内容。本文利用有限元分析手段,主要研究板和加筋板格带裂纹损伤后的剩余极限强度。提出了一个合理的有限元分析模型,通过大量的组合计算,分析了各种参数对极限强度的影响。为了实用起见,本文也提供了相应的回归公式。经验证,这些回归公式是具有足够精度的,可以在实际中使用。