超聲波法金屬應力檢測技術探討范文

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

關鍵詞：超聲檢測；磁記憶檢測；應力集中；無損檢測

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

1實驗方案

1．1實驗條件及試樣

為了檢測構件在外部載荷作用下超聲波應力信號特征，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對試件進行拉伸實驗，如圖1所示，萬能試驗機最大系統試驗力為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根試件進行重復拉伸，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行檢測。然后依次在保持50MPa、75MPa、100MPa、125MPa、150MPa、175MPa、200MPa、225MPa、250MPa拉力時進行檢測。檢測完成后，以2mm／min的速度進行卸載，每根試樣重復兩次加載－卸載。測得不同應力條件下的超聲波信號，分析并對比測得的數據。

2實驗結果分析

根據實驗得到的應力檢測聲時差Δt和拉伸試驗機上輸出的拉應力變化Δσ，然后繪制出拉伸應力值與聲時差的坐標圖，對數據進行線性擬合，得到的直線斜率即為應力系數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力系數隨應力變化曲線。

3結論

在外部載荷作用下，隨應力增加，超聲波信號和應力之間呈現良好的線性對應關系，兩次拉伸過程信號趨勢表現一致。

參考文獻：

［1］冷建成．基于磁記憶技術的鐵磁性材料早期損傷診斷方法研究［D］．哈爾濱；哈爾濱工業大學，2012．

［2］劉斌，何璐瑤，饒心，等．磁記憶信號定量分析的電子交換模型及性能，儀器儀表學報，2017．38（11）：2744－2751．

［3］李岳云，許悅雷，馬時平，等．仿人腦視皮層機制的目標識別方法［J］．計算機工程與設計，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用［J］．沈陽工業大學學報，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