桥式起重机箱形梁异种钢焊接接头疲劳损伤的声发射表征

文中通过声发射技术对桥式起重机箱形梁Q345B/Q235B异种钢焊接接头疲劳损伤过程进行表征,发现了声发射特征参数变化取决于疲劳裂纹扩展不同阶段的特点,得以利用声发射动态监测桥式起重机循环载荷下的疲劳损伤状态,从而实现及早预警的目的。另外,通过对异种钢焊接接头焊缝和热影响区2种不同缺陷位置疲劳实验各阶段典型声发射信号的对比分析,获知热影响区比焊缝位置更易发生疲劳断裂,故箱形主梁在服役过程中应重点关注异种钢焊接接头热影响区位置并及早发现危险。     

12MnNiVR钢拉伸过程声发射信号特征分析

对大型常压储罐材料12MnNiVR钢拉伸过程中声发射信号的幅值、振铃计数、撞击计数和能量等常规特征参数进行了分析。在此基础上,对拉伸过程不同阶段典型声发射信号的时域波形、频谱、希尔伯特时频分布等进行了波形分析。结果表明,声发射信号的特征参数和波形分析能反映不同拉伸过程变形特征,可用于拉伸过程的表征。     

Q235钢拉伸过程声发射能量谱与奇异性指数特征提取

为明确试样拉伸损伤过程声发射信号的变化规律,选取Q235钢试样开展轴向拉伸实验,并进行声发射信号的稳定连续采集。通过小波包分解与重构,提取声发射信号的小波包能量谱及信号幅值的奇异性指数特征。结果表明:信号能量在低频段较为集中,低频段中各频段能量占比随频段增加而降低,而高频段中则相反。随着损伤程度增加,高频能量占总能量比例不断减小,低频能量的总能量占比不断增加,奇异性指数不断下降。当拉伸速率增大时,高频能量在各拉伸损伤阶段的总能量占比不断下降,而低频能量占比和奇异性指数均升高。最后结合拉伸断口进行了宏、微观形貌特征分析。     

静拉伸过程中焊接残余应力与裂纹磁记忆信号特征对比

针对Q345R钢焊接试件,通过拉伸加载,获取拉伸过程中磁记忆检测信号(磁场的法向分量、磁场变化梯度),比较分析了焊缝中有无裂纹时磁记忆信号的变化特征。试验结果表明,在加载之前,由于焊接残余应力的存在,该方法并不能判断焊缝中是否有裂纹,经拉伸加载,两类焊接件出现明显的残余应力消除过程,加载后有裂纹焊接件在弹性阶段出现局部变化,且存在于整个屈服阶段;在弹性阶段,无裂纹焊接件随载荷增加焊缝部位磁场梯度值逐渐减小,进入屈服阶段后才开始出现与有裂纹试件有相似特征的变化。     

金属裂纹扩展声发射信号特性研究

机械结构件中的应力集中使得结构极易产生裂纹并逐渐扩展,裂纹扩展时伴有声发射信号,因此有必要对结构件中裂纹扩展时的声发射信号进行特征研究。为研究金属板件中的裂纹声发射源特征行为,通过分析板件中的裂纹声发射源,从理论上推导了裂纹声发射的幅值和频率特征表达式。在裂纹扩展过程中,金属板件的裂纹声发射信号幅值与声发射源的开裂长度和拉伸应力的乘积成正比,频率与裂纹开裂速度成反比,且与裂纹开裂长度成正比。用声发射检测系统对预制有初始裂纹的金属板件进行拉伸状态下的声发射监测,通过对声发射信号求取功率谱密度估计,实现不同声发射信号以功率谱在频域的分布为信号特征的有效区分。实验结果与理论分析相符合,研究结果对金属板件的裂纹声发射检测技术具有重要意义。     

DP780胶接点焊试件拉伸损伤过程的声发射特征分析

针对1.2 mm厚的DP780高强钢板,进行胶接点焊响应面实验.采集胶焊接头拉伸过程的声发射信号,拟合拉伸过程撞击计数的历程图,对信号进行小波包分解并分析归一化能量特征,对比分析胶焊接头界面撕裂与基板撕裂失效形式声发射信号时域及频域特征,并建立胶层失效时的累计撞击计数与焊接工艺参数之间的回归模型.结果表明:界面撕裂与基板撕裂失效形式在屈服和断裂阶段产生声发射信号,且两种失效形式对应阶段频率分布相似,屈服阶段与断裂瞬间频率分别分布于31.25～281.25 kHz和31.25～125 kHz,但界面撕裂失效在胶层断裂瞬间比基板撕裂失效产生更多组声发射信号;胶层失效时累计撞击计数与焊接电流存在负相关性.     

抗氢钢焊缝的声发射检测分析

采用声发射检测方法对抗氢钢焊缝在受载情况下的变化过程进行监测,提取出对应的声发射信号特征并进行了状态的判断。试验表明,无缺陷试样变形过程中所释放的应变能较小,而抗氢钢焊缝内部气孔缺陷在受载后将发生扩展,试样在断裂前会产生大量高幅值声发射信号。经分析后认为,声发射检测方法有望实现抗氢钢焊接构件的监测与整体性能评估。     

基于声发射技术的金属高频疲劳监测

采用声发射技术监测高频疲劳条件下金属材料裂纹的扩展。介绍了如何运用软硬件处理的方法，从采集到的信号中分离出裂纹扩展的声发射信号。从处理后的声发射信号与观察得到的裂纹扩展对比来看，声发射参数的变化能够有效地反映材料疲劳裂纹扩展的过程，并且能更早地发现试样内部微小裂纹的变化。通过试验，得出了紧凑拉伸试样在裂纹稳定扩展阶段声发射信号能量率与应力强度因子幅值之间的关系式。     

搅拌摩擦焊接弱结合与未焊透缺陷的检测对比

对搅拌摩擦焊焊缝的弱结合及未焊透缺陷进行超声相控阵检测,并制备拉伸试样,通过声发射检测进行拉伸过程的监测。通过比较弱结合及未焊透缺陷的A、B扫描信号及声发射能量信号的差异,为两种缺陷的信号识别提供依据。分析结果表明:未焊透缺陷较弱结合缺陷更容易检出;垂直型未焊透缺陷的A扫描信号呈单束较高波峰,具有一定曲率的弱结合缺陷的A扫描信号主波峰较低,并存在若干不同角度的反射回波信号;在试样拉伸颈缩断裂前,带有未焊透缺陷的试样较弱结合缺陷释放较大的能量。     

声发射检测技术在压力容器应力腐蚀检测中的应用

采用声发射检测技术对装有FeCl_3溶液的小型压力容器出现的应用腐蚀问题进行检测研究。检测结果显示,该小型压力容器采用的Q345R材料凯塞尔效应明显,一次压力循环声发射信号撞击数、幅度和能量较高。表明声发射检测技术可根据声发射信号强度及变化来对设备的运行状况进行判断,实现对压力容器的应力腐蚀过程进行有效监控。     

主动传感技术在耐火材料声学传递机理与方法研究中的应用

在使用声发射检测技术对耐火材料进行检测时,因为只能采集到经传递衰减后的声波信号,而非损伤源信号,故不能准确判断损伤状况。而恢复、获取损伤源信号,首先需要掌握声发射信号在耐火材料中的传递规律。以两种工业用耐火材料为研究对象,使用了主动传感方法模拟发射声发射信号,以幅值相对衰减系数和能量相对衰减系数作为判别指标,研究了应力波在耐火材料中不同传递通道下的传播规律。研究发现:应力波在耐火材料中传递时:信号的能量都比幅值对信号相对衰减响应更明显;相同的传递通道下,不同的传递方向,传递后信号的幅值、能量衰减系数均相同;幅值、能量衰减系数都与传递通道通道长度符合线性关系,线性度很高。     

金刚石砂轮与氧化锆磨削接触的声发射监测

目前陶瓷精密磨削中,声发射信号有效值RMS受背景噪声影响大,不能用来准确监测磨削接触。为此提出了利用小波重构声发射信号能量来监测金刚石砂轮与氧化锆陶瓷试件磨削接触的方法;并与磨削接触的背景噪声幅值判断和RMS值判断方法进行对比分析,发现小波重构声发射信号能量法不受机床背景噪声的影响,磨削接触判别更准确。     

塔机材料常规缺陷的声发射定位与辨识技术

故障源的实时定位和特性辨识是塔机安全评价及故障预防的关键。试验采用塔机常用材料Q235无缺陷、裂纹及焊接缺陷试件,利用GPS-100高频疲劳试验机和SDAES数字型声发射仪采集在不同载荷下试样的声发射信号,通过结合信号分析技术得出缺陷试件的故障定位、信号的频谱特征和参数特征分析,总结了Q235常规缺陷试样典型声发射信号的主要特征参数的范围。论文研究工作为声发射技术在塔机危险源的检测研究提供了非常重要的学术价值和指导意义。     

基于声发射的Q235钢点蚀过程监测技术研究

以声发射技术为基础,针对油气储运常用材料Q235的点蚀过程,利用试件在模拟溶液中点蚀过程产生的声发射信号为样本,采用参量分析与波形分析相结合,重点研究Q235钢点蚀过程中产生的声发射信号的变化特征,得到了金属点蚀不同阶段的声发射信号特性,并通过声发射信号事件的分布规律,得到了Q235钢早期腐蚀与声发射信号演变的一致性结果。试验证明了声发射技术为基础的Q235钢点蚀过程监测具有良好效果。     

桥式起重机Q345B钢箱形梁母材疲劳损伤的声发射双谱分析

利用声发射技术对比研究了Q345B钢桥式起重机箱形梁和同种金属结构材料实验室小试样的疲劳过程,采用双谱分析方法分析声发射信号,结果发现两种试样在疲劳失效过程中产生的声发射信号与疲劳断裂损伤状态存在对应关系,为采用声发射技术监测桥式起重机的安全状态奠定重要理论和技术基础。     

14NiCrMo10 6V与Q345E钢过渡匹配焊接接头的组织与力学性能

采用E551T1-Ni2药芯焊丝对Q345E钢与14NiCrMo10 6V钢进行焊接,并通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验以及金相分析等对焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用此焊丝可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头,焊缝硬度在200～250HV之间;焊缝处晶界组织为先共析铁素体、少量无碳贝氏体(从晶界伸向晶内),晶内为针状铁素体与珠光体,个别部位有粒状贝氏体;Q345E钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为板条状马氏体。     

坡口形式对Q345/SUS304异种钢对接接头残余应力和变形的影响

近年来,异种钢焊接接头在工业应用上越来越广泛。在焊接中、厚板的异种钢接头时,为了获得全焊透接头通常需要在工件上准备坡口。由于坡口处需要填充焊缝金属,因此不同的坡口要采用不同的热输入和焊道布置。理论上而言,不同热输入和焊道布置对焊接残余应力与变形会有影响。采用数值模拟与试验手段相结合的方法研究坡口形式对Q345与SUS304异材对接接头的残余应力与变形的影响。以有限元软件ABAQUS为平台,开发热-弹-塑性有限元数值计算方法来模拟板厚为10 mm的V形和X形坡口Q345/SUS304异种钢平板多道焊对接接头的温度场、应力场和焊接变形。采用盲孔法测量V形坡口接头表面的焊接残余应力;分别采用游标卡尺和三坐标仪测量V形和X形坡口接头的横向收缩和角变形。通过比较可知,不论是焊接残余应力还是焊接变形,计算结果与试验结果都吻合较好,验证了计算方法的有效性。研究结果表明,在Q345母材与焊缝交界处的应力分布均出现不连续的现象,而且接头中SUS304侧的高拉伸残余应力区域明显宽于Q345侧。数值结果表明,坡口形式对纵向残余应力的峰值影响较小,而对横向残余应力的峰值有一定影响。试验和数值模拟结果显示V形坡口接头的横向收缩和角变形明显大于X形坡口接头的值。     

基于结构负载声发射检测的低碳钢板电阻点焊飞溅表征

利用实时检测结构负载声发射信号实现了低碳钢电阻点焊过程中的焊接飞溅现象的检测与定量评估。试验结果表明,根据焊接飞溅声发射信号特征,焊接飞溅主要分为三种模式。随着焊接飞溅的模式不同,也意味着焊接飞溅能量当量的区别。焊接飞溅的结构负载声发射信号特征可以用于对焊接飞溅的定量评估。实现焊接飞溅定量评估的两个声发射信号特征参数分别为振铃计数和正峰值。焊接飞溅事件的声发射振铃计数和正峰值越大,说明焊接飞溅的能量当量越大;反之,则说明焊接飞溅的能量当量越小。在低碳钢的电阻点焊中,作为引发焊接飞溅的主要因素,焊接电流所起的作用应该比焊接时间和电极压力更为重要。其中,焊接电流和焊接时间越大,焊接飞溅的能量当量越大;电极压力越大,焊接飞溅的能量当量越小。     

Q345R+0Cr18Ni10Ti复合板甲醇分离器的制造与缺陷分析修复

本文以甲醇分离器为例,针对大厚度Q345R+0Cr18Ni10Ti(90+4)mm复合板的焊接、热处理工艺,选择不同焊接材料,进行焊接接头力学性能试验,并对制造过程中异种钢焊接接头出现的缺陷进行了分析讨论,经采用适当的焊接方法和工艺修复后,产品各项性能均满足设计要求。     

输电铁塔主材角钢的低温拉伸和冲击试验

低温会影响输电铁塔钢材的力学性能,容易导致塔材的脆性断裂事故,危及铁塔乃至整个电力系统的安全。笔者针对Q345B和Q420C高强度钢材角钢及其焊接接头,通过低温拉伸试验和夏比冲击试验,研究了不同材质、不同厚度角钢及其焊接接头的低温力学性能。结果发现,Q345B角钢和焊接接头、Q420C角钢和焊接接头的韧脆转变温度分别为-2.59,-15.28,-32.33和-6.76℃,低温会使4种钢材的的抗拉强度和屈服强度均有所提高,在-45℃的高寒地区的输电铁塔,选择Q420C角钢可以满足设计要求,但是应该尽量避免对Q420C进行焊接处理。