不同应力集中系数下磁记忆信号影响因素研究

以45CrNiMoVA钢为实验材料,加工不同应力集中系数的试件进行拉拉疲劳实验,采用磁记忆检测仪检测不同载荷及疲劳周次时试件不同位置的磁记忆信号.结果表明:载荷及疲劳周次的增加,均会使磁曲线顺时针转动,且载荷的影响明显强于疲劳周次;不同位置磁记忆信号特征不同.出现疲劳裂纹后,在一定范围内异变峰峰值显著增大.     

疲劳裂纹扩展的金属磁记忆信号特征

通过对Q235B钢缺口试件的方波载荷拉-拉疲劳试验,在不同循环次数下利用磁记忆检测仪在线测量试件表面的磁记忆信号。结果表明:未经处理试样沿缺口处的磁记忆信号在疲劳初始阶段随机分布;循环加载5000次后,磁记忆信号曲线转变为具有一个波峰-波谷的曲线波形;在循环稳定阶段,磁记忆信号曲线趋于稳定;宏观裂纹出现时,磁记忆信号曲线波形发散;最后阶段,磁记忆信号逐渐增强;磁机械效应能较好地解释循环初始阶段磁记忆信号变化规律。     

碳素钢在不同应力作用下的漏磁场分布特征

选取45#钢平板缺口试样进行拉伸实验,在线测量各组试样在不同拉伸载荷时的试样表面漏磁场分布;同时利用ANSYS有限元分析软件对各组试样在不同拉伸载荷下的应力分布进行有限元分析,并提取应力分布结果.分析了试样表面漏磁场分布与应力分布之间的关系以及应力对磁记忆信号的影响;在磁记忆特征值提取方面,利用传统的磁场梯度K值可以有效检验应力集中部位,同时本文提出一种新的基于磁记忆信号能量的检测特征值,实验证明可以通过此特征值对试样的安全性做出检测及评估.     

外加磁场对Q235钢力磁效应影响试验研究

为研究外加磁场对铁磁材料力磁效应的影响,制作通不同大小直流电的螺旋管作为外加磁场,对带有圆孔缺陷的Q235钢试件进行干扰的静载拉伸试验。结果表明:在地磁场环境中,经去应力退火的试件在没有施加载荷时,初始磁感应强度值趋近于0,磁记忆信号曲线近似水平直线;在施加载荷时,法向磁信号和切向磁信号曲线均发生波动,产生非线性变化;在一定外加磁场范围内,在外加磁场方向和地磁场方向存在差异时,外加磁场与磁记忆信号具有不同的相关性,同向外加磁场越大时,应力集中区磁记忆信号愈加明显;外加磁场的大小不改变其法向和切向磁记忆信号曲线变化规律,但影响其磁感应强度B值和斜率K值的大小,并且对在弹性阶段和塑性阶段法向和切向磁记忆信号的影响也存在差异性。     

基于金属磁记忆的热采湿蒸汽发生器炉管缺陷早期检测

对湿蒸汽发生器20G炉管进行了拉伸静载荷实验、疲劳实验及磁记忆信号采集,通过对采集到的磁记忆信号进行分析,得到了20G炉管在不同加载阶段和不同疲劳周期的磁记忆信号变化规律以及金属磁记忆技术定量评估早期缺陷的方法,并应用于油田现场炉管检测.结果表明:金属磁记忆法可以准确表征被测工件的应力集中区;当20G炉管磁场梯度值K大...     

金属磁记忆技术检测低碳钢静载拉伸破坏的实验研究

为探索磁记忆现象的物理机制,在地磁场环境中,静载拉伸低碳钢板状试件.对应试件加载前、静载拉伸过程中不同的载荷水平以及断裂后等不同阶段,分别采用EMS-2003磁记忆诊断仪检测试样表面磁场强度垂直分量信号的变化.结果发现,加载前各试件初始磁状态对试件断裂后信号有影响.试件拉伸过程中塑性变形阶段内磁信号无较大数值变化,断裂后信号突变.拉伸过程中过零点漂移,最后集中在断口处.过零点对判定损伤破坏的铁磁构件危险区域具有一定意义.     

弹塑性变形阶段力磁效应的有限元模拟

金属磁记忆研究的是由铁磁材料内部应力和应变引起的材料磁性质的变化,而不同类型的形变(弹性和塑性)对材料磁化的影响机制各不相同.本文利用线性强化弹塑性模型,结合材料不同变形阶段对材料磁化影响的物理模型,提出了贯穿所有变形阶段的力磁耦合模型.为了研究不同变形阶段金属磁记忆检测信号的变化,基于上述模型利用ANSYS有限元分析软件,对不同应力载荷下铁磁材料试件表面漏磁场的分布进行了模拟研究.模拟结果表明,弹性变形对金属磁记忆信号的影响并不明显,而小的塑性形变会使磁信号发生锐变.     

Q245R钢焊接试件声发射和红外热成像检测研究

焊缝检测是制冷压力容器安全检测的重要环节。为研究焊接对制冷压力容器用钢（Q245R钢）损伤演化的影响,采用声发射（AE）和红外热成像（IRT）互补监测技术对拉伸载荷下的Q245R钢完整试件和焊接试件动态损伤及温度场进行实时检测,并利用快速傅里叶变换和小波变换方法分析AE信号特征波形。结果表明：焊接试件在损伤演化中产生了幅度超过80 dB及振铃计数超过500的AE信号,且在屈服和缩颈阶段产生大量AE信号,其AE波形幅值和最大小波系数都高于完整试件,但AE累计撞击数远少于完整试件。在温度场变化方面,焊接试件可较早地结束弹性阶段的降温,在缩颈阶段仍持续升温。IRT可以辅助提高AE检测结果的精确度,研究结果为制冷压力容器的安全检测提供参考。     

磁场对铁磁试件力磁耦合关系的影响研究

为研究磁场对铁磁试件力磁信号分布规律的影响,对不同附加环境磁场下的45#钢试件进行静载拉伸试验,检测试件表面的磁记忆信号B的大小,并对试件在不同附加环境磁场下的力磁耦合关系进行分析讨论。试验结果表明:在磁场环境作用下B随应力增大而增大,在屈服点附近达到最大值,此后各点B值基本保持稳定;附加环境磁场并未改变力磁信号的变化规律,但可增加磁记忆信号的大小数值,且磁化状态变化量D随着附加环境磁场的增大而增大,当H为240 A/m时达到最大,随后开始减小;在塑性变形阶段,力磁信号表现为先减小后增大的磁化反转现象。故附加环境磁场不影响金属磁记忆技术的定性评价,但影响定量评价,因此可用磁记忆检测技术来判断铁磁试件的力磁耦合特征,对金属磁记忆定量检测的进一步研究具有重要意义。     

铁磁试件缺口种类对磁记忆信号的影响研究

为研究铁磁试件不同缺口对磁记忆信号的影响,利用ANSYS有限元仿真软件,结合力磁耦合模型,在拉应力和地磁场的共同作用下对3种不同缺口的20#钢板进行仿真,分别提取磁记忆信号切向分量和法向分量。仿真结果表明：在地磁场作用下,随着拉应力的增大,3种试件在各自缺口处均出现应力集中现象,在拉应力大于120 MPa后应力集中现象愈发明显。受到同样大小的拉应力时,V形缺口试件倾向于裂纹的扩展,而U形缺口试件倾向于裂纹的形成,U形缺口的应力集中范围更大,因此双关联缺口试件在U形缺口处更易断裂。双关联缺口试件磁记忆信号法向分量约为检测路径上两个缺口处磁记忆信号值的叠加之和,故试件被近似磁化成一个磁铁。双关联缺口试件检测路径中间点的磁记忆信号切向分量并没有极值,因此用其判断双关联缺口试件的应力集中区不再适用。缺口试件在弹性阶段,磁记忆信号随拉应力变化幅度较小;缺口试件在塑性阶段,磁记忆信号值随拉应力变化幅度较大。因此可以利用试件弹、塑性阶段磁记忆信号变化,对工程试件的缺陷损伤进行早期识别。     

拉伸载荷作用下中碳钢磁记忆信号的机理

测量了中碳钢试件表面各点的磁记忆信号，并观察断口的组织，研究了外载荷对磁记忆信号的影响和金属磁记忆的微观机理．结果表明：在弹性变形阶段内，随着载荷的增加中碳钢试件表面各点磁信号值由初始无规律分布逐渐向磁有序状态转变；进入塑性变形阶段后，位错对磁畴运动的钉扎使磁有序转变过程停止，磁信号几乎不再随载荷而变化．对于在弹性和塑性加载范围内卸载的两个试件，表面磁信号均具有不同程度的时效现象，试件的断口呈现韧窝及准解理混合断裂形式．     

不同初始磁状态U75V钢变形阶段的磁记忆参数表征

通过对经退磁处理和未消磁的U75V钢光滑试件进行静载拉伸试验研究了初始磁状态对试件表面磁信号的影响。结果表明:消磁试件长度范围内的表面磁场在弹性阶段呈现很好的线性分布。进入塑性后,切向磁场出现局部弯曲。利用切向磁场均值和法向磁场斜率变化可以区分弹塑性阶段以及确定弹性阶段的应力幅值;未消磁试件随着载荷增加其表面磁场波动幅度减小,由初始无规律分布逐渐转向磁有序状态。利用未消磁试件长度范围外的磁记忆信号曲线的磁场均值及斜率变化可以有效表征不同的变形阶段。     

金属磁记忆技术表征应力集中、残余应力及缺陷的探讨

对应力集中、残余应力及缺陷三者之间的关系进行讨论,举例分析磁记忆信号对不同应力集中程度、疲劳裂纹及残余应力的反映.结果表明:金属磁记忆技术适宜表征铁磁材料存在磁导率急剧变化的位置;磁记忆信号能否表征残余应力还需要进一步的深入研究.     

铁磁构件疲劳损伤的磁记忆效应

研究铁磁构件在疲劳载荷作用下的磁记忆效应,探索磁记忆检测技术检测受疲劳载荷作用的铁磁构件的检测机理,对于磁记忆检测技术应用到实际工业检测中具有重要意义。通过在疲劳试验机上对中碳钢试样进行拉伸疲劳试验,并用金属磁记忆检测仪检测加载过程中试样的磁记忆信号的变化和分布,总结分析了疲劳破坏过程中磁记忆信号的变化和分布特征,并且从铁磁学的角度对其进行机理分析和解释。     

小波包变换在金属磁记忆信号处理中的应用研究

金属磁记忆技术是对金属部件进行早期损伤检测行之有效的方法.针对磁记忆信号中存在干扰磁场,不利于应力集中区特征信号的识别的问题,运用小波包分解重构的滤波方法。小波包将信号分解到各个不同的频段,截取感兴趣的频段,再重构信号,达到降低干扰信号的目的。仿真分析验证了该方法的可行性。通过对实测磁记忆信号进行小波包分解重构,使得应力集中区的特征更易识别,取得了较好的效果,降低了误判的几率。     

X80管线钢不同缺陷类型的磁记忆检测试验研究

为探究X80管线钢不同缺陷类型的力磁耦合特性,设计了平板试件与穿孔、边缘切槽3种不同试件,通过金属磁记忆检测方法对X80管线钢试件不同缺陷类型的磁记忆信号特征进行了试验研究.采用材料试验机对试件导入不同程度的塑性损伤与应力集中,通过光学应变测量系统获取试件表面的实时应变情况,同时采用磁记忆检测仪对试件表面诱发磁场的法向分量与切向分量进行卸载离线检测.结果表明:随着塑性损伤程度的增加,无缺陷试件的磁记忆信号法向分量与切向分量从平缓趋向波动,但未出现明显的峰值;含穿孔与切槽试件磁记忆信号法向分量在缺陷处出现过零点与反对称双峰,切向分量出现单峰值,并且渐趋明显.初步探究了X80管线钢塑性损伤与磁记忆信号之间的关联性,为油气管道塑性损伤程度的无损定量评价奠定了基础.