盾构机主轴承圆柱滚子用轴承钢中钛夹杂析出与控制

采用热力学和动力学方法研究了轴承钢GCr15凝固过程中溶质元素偏析、钛夹杂析出规律及影响钛夹杂长大的因素。研究表明:1)GCr15钢在凝固过程中Ti(C_(x)N_(1-x))先于TiN在凝固前沿的固液两相区析出,降低钢液初始Ti、N含量均能推迟Ti(C_(x)N_(1-x))在凝固前沿的析出。Ti(C_(x)N_(1-x))夹杂中的x值随w(Ti)_(0)下降而下降,但随w(N)_(0)下降而升高。2)凝固冷却速率对GCr15钢中Ti、N元素的凝固偏析影响不大,但对钛夹杂的长大影响显著。随着钢液初始Ti、N含量下降,钛夹杂凝固析出推迟,尺寸变小。采用70 t EAF→EBT→LF→RH→IC(模铸)工艺生产轴承钢GCr15大钢锭,从30 t GCr15钢锭经热锻/轧成的Ф75 mm圆棒上取样,w(T.O)、w(Ti)和w(N)分别为0.0007%、0.0010%、0.0019%。光学显微镜下检测到的钛夹杂是呈土红色的碳氮化钛夹杂;扫描电镜下观察到钢中钛夹杂形状不规则,钛夹杂最大尺寸17.4μm,平均尺寸为9.2μm,这与大吨位模铸锭冷却速率小有关。对大钢锭模铸而言,严格控制各工序钢水增Ti量和增N量,降低钢液中Ti、N含量,推迟钛夹杂在凝固过程中的析出是控制盾构机主轴承圆柱滚子用轴承钢GCr15产品钛夹杂尺寸的有效措施。

X形软钢阻尼器延性断裂的试验研究与数值模拟

为了研究X形软钢阻尼器在大变形状态下的耗能性能和损伤演化规律,设计了6组试件进行单向和循环荷载作用下延性断裂的试验研究,分析了软钢阻尼器的破坏过程和滞回曲线。采用Lemaitre-Chaboche混合强化模型,分别对各工况下包含与不包含基于应力三轴度的钢材微观损伤模型的软钢阻尼器进行了精细的有限元模拟。对比有限元模拟结果和试验结果,分析结果表明,颈部为X形耗能软钢阻尼器的薄弱位置,最容易发生集中损伤甚至破坏。考虑钢材损伤准则的有限元模拟的荷载-位移曲线与试验结果更加吻合,能够表征软钢阻尼器的承载力与刚度退化现象,并能较为准确地预测软钢阻尼器的损伤演化过程和断裂破坏位置。

板式橡胶支座梁式桥准隔震体系参数组合研究

目的提出纵横桥向分别设置X型弹塑性钢挡块、黏滞阻尼器与板式橡胶支座进行组合的方法,形成板式橡胶支座梁式桥准隔震体系来提高桥梁的抗震性能,克服采用板式橡胶支座的梁式桥限位能力、自复位能力不足等缺陷。方法应用OpenSees有限元软件建立一座四跨连续梁桥全桥精细化模型,通过主梁位移、桥墩内力、支座剪力与位移等地震响应对X型弹塑性钢挡块和黏滞阻尼器进行了力学性能参数分析。结果横桥向X型弹塑性钢挡块与板式橡胶支座的组合可以有效控制梁体在地震作用下的位移,基本消除震后残余位移,且在合理选择挡块力学性能参数的情况下,能够有效降低支座承受的剪力与位移,同时减小传递到桥梁下部结构的惯性力以起到保护作用;纵桥向黏滞阻尼器和板式橡胶支座的组合,采用较为合理的参数选择可以一定程度上减小梁端的最大位移和残余位移,且大大降低了墩柱所承受的内力,确保桥梁下部结构免受严重损伤。结论板式橡胶支座与X型弹塑性钢挡块、黏滞阻尼器组合形成的板式橡胶支座梁式桥准隔震体系能够有效提高桥梁的抗震性能,解决强震作用下梁体位移过大的问题。

基于直线扫描的引信钢球分层成像检测算法

针对现有的火药引信装配正确性检测方法中存在的无法准确检测遮挡严重的零件的问题,提出了引信中钢球分层成像定位检测算法。将X射线源直线移动扫描待测物体形成多个虚拟的小孔径,结合光学合成孔径原理对所有小孔径进行合成,将合成的虚拟大孔径成像在不同距离深度的平面上,实现对目标的定位和检测。试验结果表明:所提算法能够在火药引信钢球相互重叠的情况下利用深度信息进行分层成像,提供待测物体的深度信息,能够对不同层次的目标进行检测,确定待检测物体的数量,解决了现有的检测方法在检测过程中出现的漏检问题。

钢结构工程焊缝无损检测技术

为了提升钢结构工程建设水平,总结了钢结构焊缝的特点和分级方法。随后,从检测设备参数确定、焊缝缺陷的定位和定量等方面探讨了超声波检测技术在焊缝检测中的应用要点,同时探讨了X射线检测钢结构焊缝的原理、透照方式,及焊缝影像质量的影响因素。

钢结构焊缝X射线检测的应用及常见缺陷分析

下文梳理了X射线检测原理,研究了钢结构焊缝X射线检测的应用,并分析钢结构常见的焊接缺陷及其形成原因,对于提高焊接质量和减少焊接缺陷具有重要意义,以期为钢结构的安全使用提供有效参考。

Q235/304不锈钢异种钢焊接接头超声相控阵检测研究

异种钢焊接接头具备高强度、高耐腐蚀性以及低成本等特性,已经被广泛应用于锅炉、管道和压力容器等特种设备中。然而由于异种钢焊接接头的材料组织、力学性能以及残余应力不均匀,在制造和服役后极易出现开裂等缺陷,采用常规无损检测存在检测精度低、扫查范围小等缺点,导致缺陷难以检出。针对上述问题,以Q235/304不锈钢两种典型异种钢焊接接头为研究对象,推导了超声相控阵检测异种材料聚焦延时计算法则,制作Q235和304不锈钢焊接试块,并利用汕超SUPOR32P/32PT检测仪结合延时法则检测含有预制未熔合、未焊透和裂纹的人工缺陷,然后通过射线检测对比分析。检测结果表明:相较于传统超声检查技术,采用超声相控阵检测技术检测的定位误差小于5mm,长度定量误差均小于10%,定性分类准确度达到100%,能够较好地满足异种钢焊接接头质量检测要求。

基于机器视觉的钢制压力容器焊缝缺陷X射线检测方法

为降低由钢制压力容器焊缝缺陷引起的事故发生概率,提出基于机器视觉的钢制压力容器焊缝缺陷X射线检测方法。使用机器视觉系统以及X射线技术,获取钢制压力容器焊缝图像并提取焊缝区域特征,将焊缝缺陷整合成熔焊、虚焊、焊穿三大类别;基于焊缝区域特征的提取结果,提取钢制压力容器的焊缝缺陷面积、缺陷亮度以及波形等缺陷特征,构建缺陷分类器,实现钢制压力容器焊缝缺陷X射线检测。实验结果表明:钢制压力容器焊缝缺陷检测时,随着待检测焊缝图像的增加,F1值较高,实际缺陷检测结果的主观判断效果明显,细节检测效果好。

Cu、Ni元素对耐蚀高锰阻尼钢在大气环境中腐蚀行为的影响

高锰阻尼钢因其高强度、超低屈强比、阻尼性能良好和经济性能优异等特性,在承受较大振动和冲击的桥梁、轨道交通和军工等领域展现出广阔的应用前景。而高锰钢耐蚀性能欠佳一直是限制其快速发展的关键性因素,高锰钢耐蚀性设计及其大气腐蚀行为研究均鲜有报道。为解决高锰钢耐蚀性能欠佳问题,采用真空感应熔炼和两阶段轧制工艺制备3种添加不同Cu、Ni元素含量的耐蚀高锰阻尼钢,通过大气曝晒试验、电化学测试、SEM、XRD和XPS等方法对试验材料的电化学性能、腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物物相及结构进行表征及分析。结果表明:相较于单独添加Cu元素的高锰阻尼钢,钢中添加1.2 wt.%Cu和1.0 wt.%Ni元素腐蚀电位正移近200 mV,腐蚀电流密度降低近50%;曝晒试验后,较高含量的Cu和Ni元素协同添加使腐蚀产物中α-FeOOH含量明显提高,活性较高的MnFe_(2)O_(4)和Mn_(2)O_(3)含量降低,耐蚀产物NiOOH及CuO含量增加。腐蚀产物颗粒均匀细小,产物层整体致密光滑,保护性能提高,其腐蚀速率相较于单独添加Cu元素的高锰阻尼钢降低70%,表现出优异的耐蚀性能。所提出的高锰阻尼钢耐蚀性的成分设计方案及耐蚀机理可为未来高锰阻尼钢在桥梁中的应用提供数据支持。

支管轴压下高强钢圆管X形节点的承载力计算公式

研究了支管受压的Q460、Q690、Q960高强钢圆管X形节点的静力性能。采用经试验数据验证的有限元模型进行节点有限元参数分析,研究高强钢牌号、支管与主管外径之比(β)、主管外径与其管壁厚度之比(2γ)、主管轴向应力比(n)对节点性能的影响;与有限元参数分析和文献中试验结果对比,评价我国钢结构设计标准计算公式的适用性。结果表明,节点发生主管塑性破坏,节点承载力多由主管局部变形限值(3%主管外径)确定;多数情况下钢结构设计标准计算公式高估了高强钢圆管X形节点的承载力;主管受到压力或较大拉力时均会降低节点承载力。最后,针对不同钢材牌号的圆管X形节点给出了建议的2γ范围。基于主管塑性破坏,提出了考虑高强钢屈服强度、主管拉压效应的圆管X形节点承载力计算公式。

基于X射线的LNG薄膜板残余应力检测与特性分析

该文旨在利用X射线衍射法对MARK Ⅲ型LNG(liquefied natural gas,液化天然气)薄膜板进行残余应力检测,以期获得其残余应力分布规律及典型特性。通过布置16个测点,测试不同方向和区域的残余应力特性。结果显示:大波纹和小波纹交叉节点顶部受压,最大压应力可达178 MPa;板面平直区域呈现压应力,大波纹波峰处受拉,拉应力峰值为115 MPa,小波纹波峰处残余应力受板的边界影响而有所增大。研究工作对于LNG薄膜板的使用、设计和维护具有重要指导意义,可为工程实践提供有益参考,为LNG薄膜板的进一步优化和自主国产化提供重要依据。

35CrMoA螺栓失效分析和改进措施

汽轮机运行时,转子上连接联轴器的高强度螺栓如果发生断裂,轻则需要停机维修,重则造成较大事故。为了找出某汽轮机35CrMoA钢制螺栓断裂失效的原因,对失效件的宏观断口形貌进行了观察,并采用光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪、硬度计设备等对失效件的微观断口形貌、显微组织、硬度和化学成分等进行了理化试验和分析,结果表明早期淬火裂纹导致了该螺栓发生沿晶脆性断裂。杆部转接处在冷镦变形过程中形成了非正常组织,硬度为430~500 HV,远高于标准硬度,其经过淬火后扩展成淬火裂纹,最终导致螺栓断裂。提出了改进冷镦工艺并增加冷镦后的热处理的建议。研究成果可为冷镦工序后硬度异常问题的处理提供参考。

3.5%NaCl环境中S32205双相不锈钢与N09925镍基合金的钝化膜特征及耐蚀性

采用莫特肖特基(Mott-Schottky)分析方法、电化学阻抗谱(EIS)和X射线光电子能谱(XPS)等,对比研究了S32205双相不锈钢和N09925镍基合金在3.5%NaCl溶液中的钝化膜特征和耐蚀性。结果表明:N09925镍基合金表面钝化膜的缺陷密度低于S32205双相不锈钢,两种材料表面的钝化膜中均存在Fe和Cr元素富集,主要成分为Cr和Fe的氧化物和氢氧化物;S32205双相不锈钢表面钝化膜中含有少量金属Ni,N09925镍基合金表面钝化膜中Ni含量较高,还含有Ni的氧化物和氢氧化物;N09925镍基合金的阻抗值更高,其膜层电阻和电荷传递电阻均高于S32205双相不锈钢,N09925镍基合金表面钝化膜的保护性高于S32205双相不锈钢。

全钢载重子午线轮胎成型胎面压合质量缺陷及解决措施

分析全钢载重子午线轮胎成型胎面压合质量缺陷,并提出相应的解决措施。在保证成型设备精度的前提下,通过采取优化0°带束层压延排线板结构、制定胶料门尼粘度控制标准和优化成型胎面压合工艺等措施,解决了胎肩胶边杂物、胎面X光气泡及0°带束层散线质量问题,有效提高了轮胎质量。

稀土-Ni-W-P-SiC脉冲复合镀层的耐蚀性研究

采用腐蚀溶液浸泡、绘制阳极极化曲线和中性盐雾试验三种方法研究了稀土(RE)-Ni-W-P-SiC脉冲复合镀层的耐蚀性。结果表明:无论是在镀态条件下还是在400℃热处理条件下,脉冲RE-Ni-W-P-SiC镀层在各腐蚀溶液中的耐蚀性均优于相应的直流镀层,更优于不锈钢(1Cr18Ni9Ti);镀层在HCl、H2SO4、H3PO4溶液中的腐蚀速率都比较低,而镀层在FeCl3溶液中的腐蚀速率远大于前三者;脉冲频率f=33Hz,占空比r=0.6时获得的镀层具有较好的耐腐蚀性。表面形貌分析表明稀土-Ni-W-P-SiC脉冲镀层比其直流镀层平整细腻;相结构分析表明脉冲镀层经400℃热处理后非晶态减少并产生Ni3P新相。

SMA490BW耐候钢TIG焊接接头残余应力分析

【目的】旨在进行SMA490BW耐候钢TIG焊接接头疲劳寿命的评估。【方法】采用盲孔法、X射线法、有限元分析3种方法对SMA490BW耐候钢TIG焊接接头进行了焊接残余应力分析,并对切割小试样引起的残余应力变化进行分析。【结果】结果表明,SMA490BW耐候钢纵向残余应力在焊缝拉应力峰值接近材料屈服强度,远离焊缝中心残余应力迅速降低并进一步转变为压应力,此分布规律为典型的纵向残余应力分布特征。在整体试板上采用线切割出用于疲劳试验的足尺寸小试样,小试样上纵向残余应力的峰值接近230 MPa,约为屈服强度的70%,纵向残余应力在横向分布规律保持不变。【结论】该部分所建立的有限元模型分析结果与测试数据吻合很好,证实模型的热源模型、力学边界条件均与实际工艺接近,采用该计算模型的精度和正确性可以保障。

MoO_4^(2-)抑制AISI304不锈钢局部腐蚀的机理

采用X射线光电子能谱（XPS）研究了AISI304不锈钢在含（MoO42-+Cl-）的模拟闭塞电池中形成钝化膜的组成与结构及MoO42-抑制局部腐蚀的机理.结果表明:在闭塞区内AISI304不锈钢表面钝化膜的外层主要有MoO42-、CrO3、CrCl3、CrOOH、Fe2O3、γ-FeOOH、Fe（OH）3、CrO42-、Cr（OH）3、NiCl2、FeCl2和FeCl3、溅射5min时膜内层主要有 MOCl3、CrO2、FeCl2、FeCl3以及少量的FeO.MoO42-对钝化膜的影响在于:MoO42-迁入闭塞区后吸附在金属表面上,可取代或部分取代吸附在钢表面的Cl-,并与Fe2+在蚀孔内反应生成不容性的FeMoO4而沉积到蚀孔壁上,有助于蚀孔的再钝化,从而抑制腐蚀的进一步扩展;MoO42-的吸附能使水合氧化亚铁沉淀膜由阴离子选择性变为阳离子选择性,使H+可以从膜下扩散出去,而Cl-难以扩散到膜下富集,从而使MoO42-具有缓蚀作用。

铁路大跨度提篮式系杆拱桥全桥模型试验

九曲河大桥是大跨度尼尔森体系钢管混凝土提篮式系杆拱桥设计方案,为了检验结构在施工及运营阶段能否满足高速铁路桥梁的功能要求,进行了该桥的全桥模型试验研究。简单介绍了模型的设计原则、相似关系和技术要点,对模型的加载方法、配重大小、测试截面设置等也进行了讨论。重点是通过对试验结果的分析以及与理论计算的比较,全面研究了结构在多种工况下的结构行为。研究表明,尼尔森体系具有受力匀称、承载能力大的特点;试验研究也验证了计算理论的正确性,同时表明该桥具有足够的横向刚度,具有较大的承受超载和偏载的能力。

铬青铜与双相不锈钢偏钢电子束焊接头组织及相构成

对QCr0.8与1Cr21Ni5Ti异种材料对接接头进行了钢侧偏束电子束焊接试验。采用光学金相、电子探针、能谱分析和X射线衍射相分析方法对接头组织结构、成分分布及相组成进行了研究。研究结果表明,偏钢焊缝组织大部分为α+ε支晶相,且α相的含量要高于ε相,只在焊缝顶部偏铜侧形成了少量的Cu(ss.Fe)相组织,无脆性相生成;偏钢量hs直接影响接头区的组织结构和熔接状况,hs较小时有少量的QCr0.8金属熔入到焊缝中,焊缝与QCr0.8基体的组织和成分差异较大;随hs的增加,虽接头组织均匀化程度有所提高,但由于不均衡热输入及铬青铜的快速热传导性,导致铜侧母材的熔合状况不良。hs的小范围增加即可导致QCr0.8母材的基本不熔化,形成局部焊合或未焊合的接头。

0Cr18Ni9不锈钢箔的飞秒激光烧蚀

利用飞秒激光对厚度为20μm的0Cr18Ni9不锈钢箔进行了表面烧蚀、微细切割等试验,并研究了不锈钢箔的烧蚀特性。首先,根据烧蚀区域的直径和脉冲能量的关系,得到了0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值,并估算了飞秒激光的束腰半径。然后,对飞秒激光切割不锈钢箔的边缘进行金相观察并测试了切割试件的电阻率,以确定飞秒激光切割对不锈钢箔的热影响。最后,对切割试件进行X射线衍射分析(XRD),以确定飞秒激光切割对不锈钢箔物相组成的影响。实验结果表明:飞秒激光的束腰半径为10.416μm;厚度为20μm的0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值为0.455J/cm2;飞秒激光切割后试件的金相组织处于回复阶段,因此金相组织不会产生明显变化;飞秒激光切割后不锈钢箔的物相组成没有变化,但物相的相对含量发生了改变。