【摘要】：承壓設備在高溫高壓環(huán)境中長期運行,會出現(xiàn)不同程度的蠕變損傷,在焊縫熱影響區(qū)尤為嚴重。傳統(tǒng)的超聲檢測方法對蠕變引起的材料損傷靈敏度很低,非線性超聲作為一種新穎的高靈敏度檢測方法,開始應用到評價蠕變損傷程度的研究中。以幅值之比法為代表的非線性超聲系數(shù)表征蠕變程度的方法還存在著許多問題。如基波與二次諧波幅值隨激發(fā)頻率變化;脈沖激勵帶寬所導致的無法分離出不同頻率對應的高次諧波。為了解決這些問題,找到一種表征金屬高溫蠕變損傷程度的狀態(tài)參量,本文做了以下的工作:(1)在幅值之比法、能量之比法、幅值之比積分法基礎上,提出了用累積的非線性參數(shù)的方法表征蠕變損傷狀態(tài)的概念,形成了一種基于能量之比積分表征蠕變狀態(tài)的非線性超聲檢測方法。首先借助Parseval’s關系及能量譜密度的概念推導了能量之比定義的非線性參數(shù);理論分析了二次諧波的累積效應,并借鑒了應力波表達式推導了累積的幅值之比的表達式;考慮幅值隨頻率的變化關系及能量之比定義的非線性參數(shù),推導了能量之比積分法。在理論上能量之比積分法與其他三種方法相比更具有優(yōu)勢。(2)搭建非線性超聲檢測平臺,運用能量之比積分法對研制的的P91鋼蠕變焊接標準試塊的母材區(qū),熱影響區(qū),焊縫區(qū)進行了檢測。蠕變試塊的蠕變溫度為700℃,50MPa拉力單軸拉伸,蠕變時間分別為0h,120h,250h。檢測結果與其他三種方法及硬度測量結果作對照。結果表明:能量之比積分法在檢測同一蠕變試塊多點檢測中穩(wěn)定性更好,對不同蠕變損傷程度試塊檢測靈敏度更高。(3)基于能量之比積分法的非線性超聲蠕變表征方法應用到實際現(xiàn)場截取的P91鋼主蒸汽管道蠕變程度的評價中。該管道運行溫度為550℃,運行壓力為3MPa,運行時間約3萬小時。檢測結果與硬度測量結果和較精確的X射線衍射法測得的殘余應力作對比。結果表明:能量之比積分方法靈敏度最高,與硬度及應力的測量結果符合性最好,其次是幅值之比法,能量之比法。而對于幅值之比積分方法,對不同應力引起的蠕變損傷反應靈敏度不高。
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1;TP274.53
【圖文】：

()()sin(2)rrrf t At f t 包，rf 為載波頻率， fffr 或2，r 為檢測厚大小取決于載波頻率rf 和激勵探頭與接收探頭c-SNAP 系統(tǒng)輸入計算機兩路相位差為 90 的分 2121sin()cos()11ttrrttrrIrAtdtIrAtdt r 必須位于積分時間1t ，2t 之間，r 是 Ritec-SNn(/)211II ，載波信號的振幅可表示為： 2122211()()ttrrrA fAtdtrII縱波對其進行檢測，對于基頻時域信號可以表()()sin(2)fff t At f t

中國計量大學碩士學位論文激發(fā)頻率sf 為 4.5MHz，截止激發(fā)頻率tf 為 5.5MHz，每次改變激發(fā)頻率的步長為 0.1MHz，基波低頻段的積分區(qū)間為 [ 0.1 0.1]rrf f，二次諧波高頻段積分區(qū)間為 [ 2 0.22 0.2]rrf f，公式變?yōu)椋篺rfrffrffrdfAfdfAfdfCNPfPfdfrfrfrfrft 5.54 .52122non0.10.120.220.2s()()()()（2-29）2.5 能量之比積分法優(yōu)點及理論推導存在的問題

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