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结构缺陷金属磁记忆定量检测技术研究

程丽萍  
【摘要】:应力集中是石油、石化等行业的生产结构中普遍面临的问题,应力集中导致的生产结构的破坏可能会引起较大的石油生产事故,给行业带来经济损失和人员伤亡。但由于常用的无损检测技术无法实现应力集中的有效检测,金属磁记忆检测技术目前常用于构件缺陷的预检测,无法实现应力集中及缺陷的定量化检测。因此展开金属磁记忆检测技术的定量化研究,对于实现铁磁性设备应力集中及缺陷的判定具有重要的工程意义和经济价值。从金属磁记忆检测的相关机理出发,利用ANSYS软件建立具有不同缺陷深度的铁磁性试件模型及不具有缺陷的受静载的铁磁性试件模型,分别运用静磁学分析及力-磁耦合分析开展磁记忆检测有限元分析,在此基础上,提取分析铁磁性构件模型的漏磁场信号,分析特征量随缺陷深度及应力变化的相关量化模型,用于指导相同试件实验研究。基于ANSYS有限元分析的相关模型,预制与静磁学分析及力-磁耦合分析相同的铁磁性试件,开展与模拟相同情况的实验研究。运用MMM-system软件,分析实际磁记忆检测中信号特征量随缺陷深度及静载等参量变化的规律,最后讨论了有限元分析结果与实际磁记忆检测的信号变化一致性。对工程实际的螺纹类构件开展磁记忆检测,研究讨论螺纹类构件的有效检测方案,开展M20螺栓疲劳载荷实验研究。应用ANSYS-workbench设计计算螺栓疲劳载荷实验固定件,并将螺栓固定件运用于实验中。采用对螺栓多次加载的方式设计实验方案,开展螺栓疲劳载荷实验,分析研究磁记忆信号特征量与循环周次之间的量化模型,提出螺栓疲劳失效的判别阈值。对工程实际的焊缝开展磁记忆检测,研究讨论磁记忆检测对焊接缺陷检测的有效性,开展焊缝缺陷深度及缺陷宽度与特征量之间的关系的研究。结合X射线检测技术,对比分析磁记忆检测焊接缺陷信号的特征。对实际生产中产生的焊缝进行磁记忆检测,分析研究磁记忆信号特征量与缺陷深度及缺陷宽度之间的量化模型。


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