本文關(guān)鍵詞：SPV490Q鋼焊接冷裂紋聲磁特性及實驗方法研究

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【摘要】：為滿足高強度和輕量化的要求,在石油石化高參數(shù)承壓設(shè)備制造中,普遍采用低合金高強鋼材料。然而,隨著鋼強度的增加,焊接結(jié)構(gòu)中也更容易產(chǎn)生冷裂紋,由于其具有延遲特性,給檢測與預(yù)防帶來很大困難,易誘發(fā)災(zāi)難性事故。因此,開展焊接冷裂紋機理研究,建立焊接冷裂紋檢測及分析方法,對于保證低合金高強鋼焊接結(jié)構(gòu)和承壓設(shè)備的制造質(zhì)量和長周期安全運行具有重要意義。本文以壓力容器常用低合金高強鋼SPV490Q鋼為研究對象,根據(jù)冷裂紋在形成過程中必然伴隨著彈性應(yīng)力波產(chǎn)生和殘余應(yīng)力釋放的特性,采用聲發(fā)射技術(shù)和磁記憶技術(shù)相結(jié)合的檢測方法,分別采集焊接冷裂紋形成過程中的聲發(fā)射信息和磁記憶信息,從焊接裂紋的微觀形態(tài)、起源與擴展及影響因素等方面進行分析,揭示冷裂紋形成機制及規(guī)律,為改善焊接工藝和檢測焊縫質(zhì)量提供依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容包括:1.將冷裂紋形成機理和瞬態(tài)應(yīng)力波傳播理論相結(jié)合,分析得知冷裂紋形成過程和擴展過程中的不同聲發(fā)射源機制,提出了通過聲發(fā)射撞擊計數(shù)-時間歷程圖和幅值-時間歷程圖來分析聲發(fā)射信號信息的方法,用聲發(fā)射信號的撞擊計數(shù)、幅值、能量、上升時間、持續(xù)時間這幾個參數(shù)以及波形的變化來表示焊后全過程和分階段聲發(fā)射信號的規(guī)律。由于冷裂紋形成過程中必然伴隨著應(yīng)力的變化,從而導(dǎo)致焊縫中漏磁場強度的變化,選取平均漏磁場強度梯度值Kmed和最大漏磁場強度梯度值Kmax兩個磁特性參數(shù)表征焊縫表面應(yīng)力變化規(guī)律。2.通過對SPV490Q低合金高強鋼斜Y型坡口焊接試件聲發(fā)射全程監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,獲得冷裂紋形成及擴展全過程的聲發(fā)射信息,確定冷裂紋演化過程的聲發(fā)射特征描述方法,得到其演化規(guī)律。利用磁記憶檢測技術(shù),對SPV490Q低合金高強鋼斜Y型坡口焊接試件進行間斷性測試,同時采用db4小波對磁記憶信號進行分解及重構(gòu),提取焊后不同時間的磁記憶漏磁場強度梯度值K,并繪制出K值隨時間變化的曲線。通過對不同條件下試件的冷裂紋聲發(fā)射和磁記憶特性進行分析,得知隨著焊縫厚度、拘束焊縫長度、焊條濕度、鋼材強度增加,對應(yīng)的起裂時間提前,聲發(fā)射信號強度、活性增加,平均漏磁場強度梯度值Kmed增大,冷裂紋敏感傾向增加,依據(jù)此規(guī)律可以采取措施對冷裂紋的產(chǎn)生進行預(yù)防。3.采用聲發(fā)射源定位方法,對焊接冷裂紋起裂位置和擴展方向進行定位分析;根據(jù)冷裂紋在產(chǎn)生及擴展過程中必然伴隨著應(yīng)力集中和能量釋放的機理,采用磁記憶技術(shù)獲取不同時刻焊接冷裂紋應(yīng)力水平分布情況,利用分段最大漏磁場強度梯度值法(分段最大Kmax值法),確定冷裂紋的起裂位置和擴展方向。采用數(shù)值模擬方法,對SPV490Q鋼斜Y型坡口焊接冷裂紋起裂位置和擴展方向進行模擬、分析,其結(jié)果可以與聲發(fā)射源定位方法和磁記憶分段最大漏磁場強度梯度值法所得結(jié)果相互印證。對于SPV490Q鋼,焊接冷裂紋從焊縫相對末端位置起裂,并逐漸向焊縫起始端擴展。4.利用聚類分析方法將焊接冷裂紋聲發(fā)射信號分為起裂信號和擴展信號,并獲取不同類型聲發(fā)射信號的特征參數(shù)值;采用小波變換分析方法、波形分析方法、高階譜分析方法獲取信號真實波形以及起裂和擴展聲發(fā)射信號的波形、頻率分布規(guī)律。起裂信號和擴展信號在參數(shù)和波形特征上的區(qū)別,可以為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立提供樣本信息的支持。5.在獲得冷裂紋聲發(fā)射起裂信號和噪聲信號不同典型特征樣本的基礎(chǔ)上,建立一個3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。選取5個參量即幅值、計數(shù)、能量、持續(xù)時間和上升時間作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入單元;隱含層節(jié)點數(shù)為10;取信號模式為輸出單元,輸出層節(jié)點數(shù)為1。選取參數(shù)、波形等特征差異明顯的典型起裂信號和噪聲信號作為樣本,對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練,經(jīng)過測試,該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠有效識別起裂信號。6.通過SPV490Q鋼平板剛性拘束焊接冷裂紋試驗,設(shè)置不同狀態(tài)的試驗對照組,從冷裂紋的判別、冷裂紋敏感性評價以及冷裂紋起裂位置及擴展方向的判定方面進行數(shù)據(jù)分析,對斜Y型坡口焊接冷裂紋實驗中提出的表征方法和分析結(jié)果進行了驗證。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG457.11

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周俊鵬;張盛t@;戴光;張穎;高文;;15CrMoR試件焊接冷裂紋延遲特性的聲發(fā)射實驗研究[J];化工機械;2015年03期

2 樊學(xué)華;李向陽;董磊;孫璐;陸學(xué)同;蘇德光;;國內(nèi)抗大變形管線鋼研究及應(yīng)用進展[J];油氣儲運;2015年03期

3 黃海鴻;姚結(jié)艷;劉儒軍;姜石林;;基于金屬磁記憶技術(shù)的車橋橋殼損傷檢測[J];電子測量與儀器學(xué)報;2014年07期

4 羅榮;田福慶;馮昌林;李萬;;改進的冗余第二代小波包及其故障診斷應(yīng)用[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年05期

5 歐亞;;淺析壓力容器的焊接技術(shù)[J];化學(xué)工程與裝備;2014年03期

6 駱志高;葉紅英;胥愛成;;拉深件成型裂紋的非平穩(wěn)信號處理及狀態(tài)識別[J];振動.測試與診斷;2012年06期

7 雷玉蘭;;新型無損檢測技術(shù)在壓力管道在線檢測中的應(yīng)用研究[J];科技資訊;2012年23期

8 戴光;蔣昌云;蔣鵬;彭海強;;基于信息熵理論用聲發(fā)射技術(shù)測定馬氏體的相變溫度[J];機械工程材料;2012年06期

9 張斌;錢成文;王玉梅;張玉志;;國內(nèi)外高鋼級管線鋼的發(fā)展及應(yīng)用[J];石油工程建設(shè);2012年01期

10 翟慶宏;馬長友;;金屬板中的聲發(fā)射波傳播特性分析[J];煉油與化工;2012年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 梁志剛;吳艷紅;蔣旭鑫;霍宏發(fā);秦學(xué)軍;鐘方平;陳花玲;;聲發(fā)射信號特征參數(shù)分析方法及在鎂鋁合金中的應(yīng)用[A];第九屆全國沖擊動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 周磊;電梯導(dǎo)軌彎曲變形校直理論模型、仿真與實驗研究[D];浙江大學(xué);2010年

2 潘保武;低合金高強度鋼應(yīng)力腐蝕研究[D];中北大學(xué);2008年

3 邸新杰;焊接裂紋的金屬磁記憶信號定量化特征研究[D];天津大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋陽;基于MAS的聲發(fā)射信號評價技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2014年

2 陳燕;針狀鐵素體管線鋼的組織控制與性能研究[D];天津大學(xué);2014年

3 陳婉芳;微合金高強鋼組織與顯微力學(xué)性能的研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2013年

4 吳澤民;海洋平臺局部損傷檢測方法研究[D];東北石油大學(xué);2013年

5 張新明;基于聲發(fā)射技術(shù)的焊接過程信號研究[D];南京理工大學(xué);2013年

6 郝飛;焊接溫度場的數(shù)值模擬與預(yù)測研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

7 趙堯杰;耐火材料受載損傷的聲發(fā)射信號特征提取[D];武漢科技大學(xué);2012年

8 霍潔;高強低合金管線鋼相變行為及其組織性能[D];天津大學(xué);2012年

9 秦余欣;光纖用于結(jié)構(gòu)材料的聲發(fā)射特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

10 孫艷婷;金屬管道裂紋的金屬磁記憶定量化評價方法研究[D];北京化工大學(xué);2010年

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本文編號：1292614