材料性能退化及缺陷生成过程中的无损检测技术.ppt

3 材料宏观缺陷——电磁超声检测 EMAT检测无需耦合剂 指标 压电传感器 EMAT 重复测量稳定性 一般 好 阵列检测时传感器一致性 难易保证 很好保证 非接触式测量 无法（空气耦合探头除外） 可以 检测时打磨材料表面 需要 无需 高温检测 难（常规探头小于60oC，高温探头一般小于300oC） 可大于300oC 3 材料宏观缺陷——电磁超声检测 目前存在的主要问题 转换效率相比压电较低 需要宽带、大功率、线性的激励电路 需要大增益、高信噪比的采集电路 需要对传感器的激励、接收性能做大量优化设计 理论尚不完备 是一个多场耦合的问题 对详细作用机制认识尚不完全 3 材料宏观缺陷——超声导波 Southwest Research Institute MsS University of Cincinnati 管道导波 Guided Ultrasonics Ltd. Wavemaker G3 3 材料宏观缺陷——超声导波 管道导波 3 材料宏观缺陷——超声导波 管道导波 3 材料宏观缺陷——超声导波 兰姆波 计算机 功率放大器 HS3 HS4 多通道自动切换开关 多通道限压保护电路 多通道前置放大器 EMAT阵列 3 材料宏观缺陷——超声导波 兰姆波 3 材料宏观缺陷——超声导波 兰姆波 欢迎探讨  谢谢！ 中国特种设备检测研究院 | 无损检测技术中心 China Special Equipment Inspection Research Institute 中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心 China Special Equipment Inspection Research Institute 材料性能退化及缺陷生成过程中的无损检测与评估技术 报告人 郑阳 时 间 2014年9月12日 内容提纲 无损检测与材料服役状态评估 1 材料性能退化的无损检测方法 2 非线性超声检测方法 2.1 磁特性参数检测方法 2.2 材料宏观缺陷的无损检测方法 3 声发射检测方法 2.3 内容提纲 无损检测与材料服役状态评估 1 材料性能退化的无损检测方法 2 非线性超声检测方法 2.1 磁特性参数检测方法 2.2 材料宏观缺陷的无损检测方法 3 声发射检测方法 2.3 1 无损检测与材料服役状态评估 无损检测技术是人们观察世界的工具 看见 看清楚 一直看见 一直看清楚 无损检测技术发展的目标 发现缺陷 发现更小的缺陷 更高精度、更多特性测量 整个生命周期 无损检测技术是生态开放性的技术体系 基于力、热、声、光、电等物理效应，反演材料的特性（力学性能、组织性能等）和损伤。基于新现象，不断有新的方法产生。 人们总是需要借助于各种工具去看清世界。 望远镜?放大镜?显微镜 ?扫描电镜 ? 无损检测是人们了解材料特性、观察材料损伤的工具手段 1 无损检测与材料服役状态评估 材料服役过程中缺陷演化及相应无损检测与评估技术 服役生命周期 阶段二 阶段一 阶段三 疲劳：晶粒间滑移、位错?微裂纹的形成、积聚与生长 蠕变：质点扩散、晶体滑移?空洞、裂纹形成与生长 腐蚀 氢损伤（氢脆、氢腐蚀、氢鼓泡、氢致裂纹） 微缺陷 宏观缺陷 脉冲反射超声 TOFD 超声相控阵 超声导波 射线/磁粉/渗透 漏磁/涡流 声发射/磁声发射 超声非线性 磁巴克豪森 磁特性 红外 性能强化 1 无损检测与材料服役状态评估 现有常用无损检测方法种类 传感器：压电、电磁声、激光 超声 声学 超声导波 脉冲反射 TOFD 相控阵 管道导波 兰姆波 SH导波 表面波 界面波 声学非线性 声发射 电磁 涡流 微磁 磁特性参数 磁巴克豪森 漏磁 磁粉 脉冲涡流 远场涡流 阵列涡流 常规涡流 其它：射线、渗透、光纤、红外 物理现象?传感器与检测系统?特征 内容提纲 无损检测与材料服役状态评估 1 材料性能退化的无损检测方法 2 非线性超声检测方法 2.1 磁特性参数检测方法 2.2 材料宏观缺陷的无损检测方法 3 声发射检测方法 2.3 2 材料性能退化的无损检测方法 宏观可测量参量 材料微观组织结构变化 无损检测技术目标 技术要素 物理原理 微观结构变化引起的可测参量变化 检测系统 传感器、仪器系统 技术应用 信号处理、反演 2.1 非线性超声——超声非线性 物理原理 —— 声波动实际上是非线性的，只是在振幅较小的情况下可忽略而取线性近似。 人们发现材料性能退化可增强透过材料传播的超声波非线性，表现为高频谐波分量增强。利用这一现象可进行材料性能退化程度的检测。 超声非线性检测材料疲劳状态原理示意图 超声非线性系数β与疲劳生命周期对应关系 低周疲劳 高周疲劳 超声非线性系数 材料的超声非线性系数与材料的高阶弹