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《天津大学》 2012年 博士论文
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基于声发射检测技术的核电用304不锈钢腐蚀行为研究

杜刚  
【摘要】:随着经济与社会的快速发展,人类对于能源的需求急剧增加。核能是一种非常清洁安全的能源,它能够极大改善全球生态环境,保障人类社会的可持续发展。在人类享受核电发展所带来前所未有的巨大好处的同时,核电安全问题一直是世界各国乃至全人类共同关注的问题,核事故的发生给人类安全利用核能提出了重大挑战。核电站运行过程中诱发安全事故的因素有很多,核电关键材料的腐蚀失效行为是最重要的因素之一,因此研究如何准确有效地检测核电设备关键结构材料的腐蚀失效行为,具有重大的经济效益和社会意义。 目前,电化学检测技术是腐蚀检测领域应用最为广泛的检测技术,可以较为准确地检测出金属材料的各种腐蚀失效行为,然而该技术只能定性分析金属材料的耐蚀性能、腐蚀阶段和腐蚀类型,无法有效实现定量分析,从而导致无法全面分析评估金属材料的腐蚀状况,因此迫切需要一种更为先进的检测技术对核电关键材料腐蚀的腐蚀失效行为进行全面深入地研究。本文基于声发射检测技术研究核电用304不锈钢的腐蚀失效行为,主要工作内容如下: 1、查阅大量不锈钢腐蚀检测研究的文献,分析国内外核能的发展现状和存在的安全问题,研究核电用不锈钢材料的主要腐蚀形态,研究用于腐蚀检测的物理机械检测方法和电化学检测方法。 2、基于声发射检测技术研究304核级不锈钢材料的耐蚀性能,并与电化学阻抗谱检测结果进行对比,首次提出了判断材料耐蚀性能的腐蚀声发射参数指标,实验表明,声发射检测技术可以准确有效地检测不锈钢材料的耐蚀性能。 3、基于声发射检测技术研究304核级不锈钢材料的应力腐蚀过程,并与电化学噪声检测结果进行对比,首次提出利用声发射信号平均频谱来表征不锈钢材料的不同腐蚀阶段,实验结果表明不同腐蚀阶段的声发射特征差异明显。 4、基于声发射检测技术研究304核级不锈钢在慢应变速率拉伸条件下的腐蚀失效行为,并且与电化学噪声检测结果进行对比,实验结果表明声发射检测技术对于不锈钢裂纹扩展十分敏感,可以有效检测出不锈钢材料内部动态缺陷。 5、提出利用K-means聚类算法对腐蚀过程中的声发射信号进行聚类分析,并利用小波包变换方法对不同聚类的声发射信号进行特征提取,实现了对于声发射信号源的类型识别


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