基于SH模态导波杆的电站高温结构壁厚测量方法

提出了一种基于SH模态导波杆的电站高温结构壁厚测量方法,该方法使用导波杆将压电传感器与高温被测结构隔开。通过研究发现非频散SH模态导波能通过矩形横截面导波杆将导波信号由传感器导入到高温被测结构中。实验验证了通过特定夹具以干耦合方式将导波杆固定在被测结构表面可以获得较好的信号。使用2MHz中心频率下的汉宁窗调制正弦波信号实现了对处于不同温度被测结构壁厚的监测,室温（25℃）时,壁厚测量值与实际厚度相差0.016mm,高温被测结构实验信号也非常好,波速测量值与拟合曲线所得速度值误差范围为0.1%～2.5%。     

土壤声学特性的超声导波测量

土壤的声学特性对地埋管道中超声导波传播有重要的影响。在空气和地埋情况下,通过典型波导(细钢杆)的超声导波检测试验的方法来测量土壤声学特性。基于超声波的衰减特性,通过将试验获得的杆中L(0,1)模态导波的衰减曲线,与理论衰减曲线进行比对的方法,得到土壤的声学特性参数—纵波和横波波速。在该土壤声学特性条件下,研究土壤对管道中超声导波传播影响。研究发现,此种土壤介质对管道中超声导波传播有很大影响,在低频处产生了新的轴对称模态：a1和a2。     

钎焊耦合高温波导杆技术测厚可靠性研究

高温环境下,由于腐蚀、冲刷等原因,导致典型承压设备的壁厚减薄位置具有相对固定性,减薄部位是泄漏、开裂的高风险区,波导杆在线监测技术是提高承压设备运行安全性的有力保障.为了提升壁厚监测的长期可靠性,将波导杆与被测试样采用钎焊耦合的连接方式,探索了一种超声波长期测量高温结构壁厚测量的方法;然后通过大量试验研究,证明了基于钎...     

管道导波无损检测频率选择与管材特征关系

选取合适的导波激励频率在导波无损检测工程应用中具有重要实用意义。分别讨论L(0,1)和L(0, 2)模态导波在管道中存在截止频率现象,给出相应截止频率计算公式,并研究L(0,1)和L(0, 2)导波截止频率分别随管道直径和壁厚变化关系。通过选择不同的激励频率,对一给定的钢管进行试验检测。结果表明：随着管道直径的增大,L(0,1)导波低通截止频率和L(0, 2)导波高通截止频率都随之减小;随着管道壁厚的增大,L(0,1)导波低通截止频率和L(0, 2)导波高通截止频率开始时都随之增大,但增大的幅度慢慢变小,当管径达到一定值时,两者的截止频率与管道的壁厚变化无关;管道导波检测激励频率选择的理论计算和试验结果相互一致。     

管壁厚度对在线焊接管道承压能力的影响

运用有限元法对不同壁厚的管道进行在线焊接时的温度场进行了数值模拟，内部介质流动对焊接温度场的影响通过确定介质与管壁的换热系数来考虑，并根据温度计算结果，获得管道的剩余强度因子，进而获得管道的极限压力。研究表明，焊缝上点的峰值温度随着壁厚的增大而略有升高，而主管内壁的峰值温度随着壁厚的增大而下降。当壁厚增大到一定程度时，在线焊接管道的剩余强度因子增大速度减缓。     

应用微分算法处理特种管道测厚激光超声信号

为了实现特种管道在高温、高压、辐射等特殊环境下管壁厚度的非均匀性检测,提出一种基于微分算法的管道壁厚激光超声测量及特征信号处理方法。采用脉冲激光激励和激光干涉探测的激光超声方法,实验测得管道试件的宽频带激光超声信号。采用数字平均算法对宽带激光超声信号进行去噪处理,提高原始激光超声信号的信噪比。采用微分算法对激光超声信号进行特征提取处理,得到表征管壁厚度的激光超声特征信号。根据管道材料声速和激光超声传播时间反演计算得到管道试件的壁厚值,管壁厚度测量值与实际值的误差小于5%。研究表明,基于微分算法的管道壁厚激光超声测量及特征信号处理方法具有良好的信噪比、准确的信号特征量和较高的测量精度,可用于管道壁厚的在线实时检测以及因腐蚀、应力引起的管道壁厚不均匀性检测。     

超声导波技术在场站管道检测中的应用

针对西气东输场站内管道敷设环境复杂,一直没有有效的手段进行100%的全面检测这一状况,引进低频超声导波检测系统对中国石油西气东输管道分公司的输气场站内工艺管道进行了检测试验。试验表明,低频导波检测系统可以检出管道局部腐蚀以及壁厚减薄情况,从而掌握管道的整体腐蚀状况,为各西气东输管理处的场站管道的维护决策提供技术支持。     

带壁厚偏差管大变形推压缩径端部周向褶皱研究

无缝钢管推压缩径生产中的端部内壁周向褶皱会严重影响制件质量。通过测量无缝钢管壁厚,发现壁厚沿周向分布存在薄厚交替性变化规律;通过建立带壁厚偏差管推压缩径力学模型,分析管坯在减径、圆角及出口区的应力及变形特征,得到端部周向褶皱的生成机理。进行不同壁厚偏差管四道次推压缩径试验,结果表明端部不平度均大于初始不平度、定径区不平度均小于初始不平度,与理论分析吻合;总结了壁厚偏差和缩径道次对不平度、相对不平度的影响规律,并给出了产生周向褶皱的工艺参数范围。建立内表面为周期性正弦变化、外表面为圆形的壁厚偏差管几何模型,模拟出周向褶皱的生成与发展过程,得到壁厚、相对不平度在缩径各阶段的演变规律,模拟结果与理论分析吻合、与试验结果趋势一致。采用推压-拉拔缩径,可以大幅降低端部不平度和翘曲,有效提高成形质量。     

空心圆管中导波频散特性与检测频率选择

频散是长距离管道导波检测中影响检测频率选择的重要因素。通过分析空心圆管中纵向模态导波的频散特性,探讨导波检测常用模态L(0, 2)和L(0, 1)的频率选择问题。根据导波频散现象,建立缺陷回波分辨距离与激励信号参数间的量化关系,分析检测频率优化选择问题。以导波频散引起的信号分辨距离为依据,计算不同几何尺寸管道中L(0, 2)和L(0, 1)导波非频散段的限制频率。结果表明,限定或最小化缺陷回波分辨距离,可获得最佳的导波激励信号周期及检测频率或频段。随着管道几何尺寸变化,得到L(0, 2)和L(0, 1)导波频散特性变化的几个重要结论。当管道内径壁厚比不小于4时,L(0, 2)导波低限频率与管道直径的乘积约为4.0 MHz•mm,高限频率与壁厚的乘积约为1.06 MHz•mm。对于小口径管中的L(0, 1)导波,其高限频率与直径的乘积约为0.81 MHz•mm。这些简单的函数关系为管道检测时快速确定非频散段频率范围提供参考。     

高温型超声波探头的发明研究

本次发明的高温性超声波探头是一种适合高温下在线检测的超声波测量探头,主要特征包括支座、换能器腔体以及超声波换能器。超声波换能器连接在换能器腔体内,超声波换能器与支座之间有导波棒,导波棒前端与支座固定,后端与超声波换能器连接。导波棒包括密封腔、高温导波油,高温导波油充填在密封腔内。密封腔采用不锈钢材质,是一种更简单可靠进行高温下无损检测的超声波探头。     

高强铝合金厚板窄间隙激光焊接新工艺

针对铝合金厚板激光焊接存在的问题,提出采用窄间隙激光焊接的工艺技术路线,在分析了这种工艺方法的难点后,采用3.5 kW高光束质量扩散冷却slab CO2激光器,通过工艺方案的优化,首次成功实现了20 mm厚铝合金的窄间隙激光焊接.     

采用镍基和奥氏体焊材焊接Cr5Mo钢焊接接头的高温性能

通过热处理实验、持久实验以及焊缝附近微区变形的测量 ,对采用镍基焊材和奥氏体不锈钢焊材焊接的Cr5Mo钢焊接接头的高温性能进行研究。试验表明在高温条件下 ,奥氏体A30 2 /Cr5Mo焊接接头很快就发生碳迁移 ,且碳迁移的程度随着时间的延长而加剧 ;而镍基Inconel 1 82 /Cr5Mo焊接接头很难发生碳迁移。由于碳迁移的影响 ,在低应力的条件下 ,A30 2 /Cr5Mo焊接接头持久寿命大约只有Inconel 1 82 /Cr5Mo焊接接头的 5 0 % ,且镍基焊接接头的断裂位置大多位于远离焊缝的母材上 ,而A30 2 /Cr5Mo焊接接头的断裂位置大都在脱碳层附近。通过对焊缝附近微小区域变形的测量 ,发生断裂的脱碳层区域较其他位置具有较大的蠕变变形以及较高的蠕变变形速率     

CVD金刚石厚膜焊接刀具的试验研究

提出一种制作CVD金刚石厚膜焊接刀具的新工艺。采用电子辅助化学气相沉积法 (EACVD)制备直径10 0mm、厚度 0 8～ 1mm的金刚石厚膜 ;通过对金刚石刀头表面进行金属化处理 (化学气相沉积W膜 ) ,改善了金刚石的耐高温性及与低熔点合金焊料的浸润性 ,可在大气环境下实现金刚石刀头与刀架的焊接。车削试验结果表明 :用新工艺制作的金刚石刀具适用于精密加工     

铝合金球壳液压胀形试验研究

研究了板厚1.5mm的3A21O铝合金板材和焊接接头的塑性成形能力,进行了铝合金球壳的整体液压胀形实验。实验结果表明:在保证焊接质量的前提下,铝合金球壳的胀形过程能够顺利进行。分析了壳体胀形过程中的变形和应力分布规律,从理论上给出了球壳的胀形屈服应力和开裂应力,最后采用动态显式有限元分析软件LS-DYNA给出了壳体的壁厚分布。     

内高压成形机理与关键技术

在中国国家杰出青年科学基金资助项目“镁合金热态液力成形技术”、中国国家自然科学基金资助项目“轻体件高内压液力成形机理的研究”、“管材热态内压成形新方法及其机理研究”和“激光拼焊管内高压成形机理”、以及中国教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目“镁合金热态内高压成形机理研究”共同资助下,开展内高压成形机理及关键技术研究,在内高压成形塑性变形规律、起皱和破裂等失稳行为、提高成形极限和降低成形压力方法,以及液力胀接、热态内压成形和拼焊管内高压成形等方面取得重要进展,并在汽车和航天等领域实现内高压成形技术产业化应用,报告上述研究的理论和工程体系。 根据塑性变形特点,将内高压成形分为变径管内高压成形(IHPF of TPVD)、弯曲轴线管内高压成形(IHPF of TPCA)和多通管内高压成形(IHPF of TPB/BT)等3类,提出IHPF of TPVD由充填、成形、整形等步骤组成,IHPF of TPCA由弯曲、预成形、内高压成形等步骤组成,IHPF of TPB/BT由胀形、补料、整形等步骤组成。以此为出发点,通过实验和理论分析,研究IHPF塑性变形规律与失稳行为。     

超超临界火电机组异种钢焊接接头高温断裂机理综述

我国现役超超临界（Ultra-supercritical,USC）火电机组锅炉受热面管系中有大量由铁素体耐热钢与镍基合金/奥氏体耐热钢构成的异种钢焊接接头（Dissimilar metal welded joints,DMWJs）。生产实践表明,大量的DMWJs在服役7万～10万h后发生早期失效,使用寿命远低于设计寿命30年或20万h。DMWJs早期开裂事故的频发,不仅对机组的安全运行造成极大危害,而且给发电企业带来了巨大的经济损失和负面的社会影响,同时也反映了当前对异种钢焊接,尤其是DMWJs高温服役性能的认识仍存在不足。为深入解析DMWJs的早期失效原因,回顾并总结了国内外近20年对9-12% Cr钢/镍基合金、9-12% Cr钢/奥氏体耐热钢DMWJs在高温蠕变、高温疲劳等高温力学性能方面的研究结果;分别从环境温度、加载应力、DMWJs的热力学特性、焊接残余应力、微观组织演变等方面,总结了不同因素对DMWJs高温断裂模式和断裂特征的影响,详细阐述了DMWJs在高温蠕变和疲劳条件下的断裂机理,归纳了当前较流行的高温断裂损伤物理模型及其发展应用。最后,本文建议了两种较为有效的可改善接头高温力学性能的方法,并对未来的研究方向进行了建议和展望。     

高热流密度功率器件热设计及实验研究

雷达系统中的DAM模块发热量大,热流密度高,其散热性能直接影响功率器件运行的可靠性。对从功率器件到散热器之间的传热路径以及散热器风道侧参数进行优化设计,确定在热源上焊接铜板以降低热流密度、选择导热性能优异的界面接触材料、冷板局部焊接铜板以减小平面方向温度梯度、增加散热器翅片高度和加密散热器翅片排布等优化设计方法改进常规风冷散热方案,并对优化后的风冷散热方案进行实验研究,实验结果与仿真结果相吻合,验证了风冷散热优化方案的可行性。     

汽车用激光拼焊技术及市场发展现状

激光拼焊技术目前在欧美汽车车身设计中被广泛采用，他可将经不同表面处理、不同钢种、不同厚度的钢板采用激光焊的方法，自由组合使之成为一个毛坯件。激光拼焊技术与高强钢、液压成形技术为超轻车体项目中重点推荐的3大技术，具有减重、提高安全性、节省材料等多项优势，为汽车用材技术发展的一大趋势。在详细阐述了激光拼焊板的特点及目前激光拼焊板生产供应及市场发展状况。     

普通钢与高强度钢激光拼焊板数值模拟比较研究

为了研究高强度钢激光拼焊板的成形性能,基于LS—DYNA软件,以典型的盒形件为研究对象,从材料流动、最大增厚率、最大减薄率和成形极限图等方面,比较了普通钢和高强度钢激光拼焊板在不同压边方式下的变形情况,得到了高强度钢激光拼焊板的成形性能。研究结果表明,该研究为高强度钢激光拼焊板的实际成形和工艺优化提供了理论依据和指导。     

不锈钢焊接件低周疲劳固有耗散分析

采用数字图像相关(DIC)技术和红外热成像技术测量了310S不锈钢焊接接头低周疲劳过程中的变形和表面温度场,其中,DIC技术用于观察焊接接头局部变形的不均匀性,红外热成像技术提供样品表面的温度场分布。结果表明:在高应力区域,疲劳失效主要发生在焊接接头处;在低应力区域,疲劳失效主要发生在母材区。通过求解局部热扩散方程计算获得的试件表面的固有耗散分布可用于预测裂纹萌生位置。