超聲波法金屬應(yīng)力檢測技術(shù)探討范文

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摘要：超聲波法對金屬應(yīng)力集中區(qū)域檢測具有很大的潛力，為了驗證超聲波應(yīng)力檢測技術(shù)的可靠性，分析了超聲波應(yīng)力檢測信號特征。研究結(jié)果表明，在外部載荷作用下，隨應(yīng)力增加，超聲波法與應(yīng)力之間都呈現(xiàn)良好的線性對應(yīng)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：超聲檢測；磁記憶檢測；應(yīng)力集中；無損檢測

目前，在無損檢測技術(shù)領(lǐng)域中，磁記憶法可以有效檢測鐵磁性金屬構(gòu)件的應(yīng)力集中，應(yīng)力集中與磁記憶信號具有很好的一一對應(yīng)關(guān)系［1－4］，但是磁記憶法的應(yīng)用具有一定局限性，無法檢測非鐵磁性材料的應(yīng)力集中區(qū)域。超聲波應(yīng)力檢測是基于超聲波波速與材料應(yīng)力間的線性關(guān)系，具有無損和可測任意深度的殘余應(yīng)力分布等優(yōu)點，同時超聲波法對非鐵磁性材料的應(yīng)力集中區(qū)域也很敏感，但是該種方法不支持非接觸在線檢測［5］。為了研究超聲波應(yīng)力檢測信號的特征，本文通過設(shè)計試件拉伸實驗探索超聲波應(yīng)力檢測信號變化規(guī)律，并分析在不同應(yīng)力下的信號特征。

1實驗方案

1．1實驗條件及試樣

為了檢測構(gòu)件在外部載荷作用下超聲波應(yīng)力信號特征，本文采用X80鋼材料制成的試樣，尺寸為420mm×50mm×18mm。采用WDW－200E高配電子萬能試驗機(jī)對試件進(jìn)行拉伸實驗，如圖1所示，萬能試驗機(jī)最大系統(tǒng)試驗力為200kN，在試件上按裝高精度超聲無損檢測探頭檢測超聲波信號的變化情況，探頭采集頻率為5MHz。

1．2實驗過程

實驗對3根試件進(jìn)行重復(fù)拉伸，以2mm／min的速度從0MPa加載到25MPa后，保持25MPa的拉力40s，在此過程中利用超聲波法進(jìn)行檢測。然后依次在保持50MPa、75MPa、100MPa、125MPa、150MPa、175MPa、200MPa、225MPa、250MPa拉力時進(jìn)行檢測。檢測完成后，以2mm／min的速度進(jìn)行卸載，每根試樣重復(fù)兩次加載－卸載。測得不同應(yīng)力條件下的超聲波信號，分析并對比測得的數(shù)據(jù)。

2實驗結(jié)果分析

根據(jù)實驗得到的應(yīng)力檢測聲時差Δt和拉伸試驗機(jī)上輸出的拉應(yīng)力變化Δσ，然后繪制出拉伸應(yīng)力值與聲時差的坐標(biāo)圖，對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，得到的直線斜率即為應(yīng)力系數(shù)K，整理后得到1號試件、2號試件和3號試件的表面超聲應(yīng)力系數(shù)隨應(yīng)力變化曲線。

3結(jié)論

在外部載荷作用下，隨應(yīng)力增加，超聲波信號和應(yīng)力之間呈現(xiàn)良好的線性對應(yīng)關(guān)系，兩次拉伸過程信號趨勢表現(xiàn)一致。

參考文獻(xiàn)：

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［3］李岳云，許悅雷，馬時平，等．仿人腦視皮層機(jī)制的目標(biāo)識別方法［J］．計算機(jī)工程與設(shè)計，2015，36（8）：2147－2151．

［4］劉斌，何璐瑤，霍曉莉，等．基于Kp微擾算法的磁場中MMM信號特征的研究［J］．儀器儀表學(xué)報，2017，38（1）：151－158．

［5］高松巍，李冰，邢燕好．電磁超聲在鋼管探傷中的應(yīng)用［J］．沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，31（5）：582-586.

作者：林睿1;許小蓓2 單位：1．新疆油田公司油氣儲運分公司，2．中國石油西部管道公司