管道超声导波无损检测技术应用研究

利用研制的磁致伸缩超声导波无损检测装置对长直无缝钢管、舰用锅炉U型管和弯管进行了大量试验研究.研究发现,通过对该装置中磁致伸缩传感器的放置位置及方向进行适当调整,此装置即可在管道中激发纵向导波;该技术对管道壁厚减薄、磨损或腐蚀、裂纹、焊缝等缺陷同样具有检测能力;选择低频(20~40 kHz)激励脉冲信号有利于减少波的发散特性和提高缺陷的检测能力;导波在管道中传播衰减缓慢,适用于长距离、大范围、快速、非接触管道检测.     

分离谱处理方法在L(0,2)模式超声导波管道检测中的应用

超声导波无损检测技术在管道检测过程中,由于超声导波存在频散和多模式特征,其遇到管道边界和不规则缺陷通常会发生模式转换,导致检测信号分辨率降低。为了将L(0,2)模式导波与其他模式导波分离,提升检测信号分辨率,提出使用分离谱处理方法处理L(0,2)模式超声导波检测信号。在分析该方法工作原理的基础上,优化了其滤波器参数,处理管道不同周向缺陷的检测信号,以信噪比和缺陷杂波比为标准,选择了具有最佳分离效果的SSP信号重组方法。研究结果表明：SSP可以将L(0,2)模式导波与其他模式导波分离,并只保留L(0,2)模式导波;与处理前信号相比,分离谱处理方法信号的分辨率得到了提升,信噪比和缺陷杂波比分别提高了约1.08倍和4.39倍。     

非铁磁性管道磁致伸缩式扭转导波检测

利用磁致伸缩扭转导波技术对非铁磁性金属管道缺陷进行检测,探讨其可行性.鉴于不锈钢管在各种行业中得到普遍应用并发挥着极其重要作用,选取不锈钢管作为检测试验样本,以模拟不锈钢管存在的各种类型缺陷;利用研制的导波仪器和磁致伸缩传感器激发T(0,1)扭转导波,分别对各种类型缺陷管道进行测试.研究结果表明:使用磁致伸缩扭转导波技术可以有效地检测出非铁磁性金属管道中的各种缺陷.     

基于小波包分析的电磁导波信号缺陷识别

在钢管的电磁导波缺陷检测中,导波信号会不同程度地受到环境噪声污染。针对该问题,提出基于小波包系数区域相关分析的信号处理方法,通过对有缺陷与无缺陷情况的钢管电磁导波检测信号进行小波包分解重构、滤波和区域相关法对比分析,有效地解决了电磁导波检测中钢管缺陷的判别问题。     

周向局部加载型磁致伸缩传感器导波特性

针对应用于管道检测的磁致伸缩导波不能提供周向特征的缺点,首先分析了导波产生的机理;然后,基于简正模态展开法建立了周向局部加载型磁致伸缩传感器导波模型,得到了导波能量的周向特征分布特征;最后,用8通道传感器进行了实验验证。实验结果表明:91kHz时传感器激发出L(0,2)+F(1,3)的组合模态,在不同传播距离处,其圆周方向上的导波幅值与理论分布较为吻合。该研究结果可为管道缺陷的周向定位提供理论依据。     

2A12铝合金焊接接头超声冲击处理前后拉伸性能分析

为克服铝合金薄板焊接接头强度偏低、韧性不足的缺点,用ER5356焊丝对不同厚度的2A12铝合金板材进行了手工氩弧焊接,并采用超声冲击处理对焊接接头进行全覆盖强化处理。采用金相显微镜观察了处理和未处理焊接接头的显微组织结构,对接头的力学性能进行了测试分析,分析了超声冲击处理改善2A12铝合金焊接接头力学性能的机理。结果表明：铝合金焊接接头经超声冲击强化处理后,6 mm和4 mm厚板材对接接头的抗拉强度分别提高了17.4%和23.7%,延伸率分别提高了28%和44%,焊缝表层组织得到明显细化。分析认为：晶粒大幅细化、组织致密化和缺陷减少,是超声冲击处理改善铝合金焊接接头抗拉伸性能的主要原因。     

基于改进野草算法的导波信号匹配追踪识别方法研究

针对导波信号匹配追踪识别方法求解效率和匹配精度不足的问题,提出了基于改进野草算法的匹配追踪识别方法(MIWOMP)。利用L(0,2)模式导波对含缺陷钢管进行检测,以chirplet时频原子作为匹配原子,分别使用MIWOMP方法、微分进化匹配追踪方法(DEAMP)和基于野草算法的匹配追踪方法(IWOMP)对导波检测信号进行重构,并对不同方法的匹配残差能量和频率匹配误差进行对比。研究结果表明:MIWOMP方法匹配精度最高,能够有效地对导波检测信号进行识别和重构,有利于促进导波无损检测技术的推广应用。     

管道中磁致伸缩导波传播方向控制理论与试验

提出了控制磁致伸缩超声导波单方向传播的通用数学公式,总结出实现导波单方向传播控制应同时满足的三个条件:双通道激励源的信号幅值相等,两传感器间距为激励频率下导波波长1/4的奇数倍,双通道相位差为π/2的奇数倍.为了验证此结论的正确性,利用磁致伸缩导波无损检测装置对管道中导波传播方向控制进行了试验.研究结果表明:试验结果与理论计算方法结论相吻合,可为磁致伸缩导波无损检测传感器的设计提供理论依据,为导波检测信号的识别提供帮助.     

基于有限元法的超声相控全矩阵检测与成像仿真

全矩阵超声相控阵成像技术具有信噪比好、缺陷分辨率高等优点,近年来在无损检测领域获得广泛研究.基于全矩阵数据采集理论和全聚焦成像算法原理,采用有限元法建立超声相控全矩阵检测模型,该模型以钢板中的圆孔缺陷检测为研究对象,提取检测模型中超声纵波幅值信号进行分析.仿真结果显示,采集到的全矩阵A扫描数据具有对称性,且全聚焦算法能有效地实现缺陷的反演成像.成像结果进一步表明,与常规B扫描检测模型相比,该全矩阵模型能准确定位缺陷位置且成像效果较好.而对于某一特定检测介质的全聚焦成像,不同的阵元数成像效果也不同,可以通过数值模拟确定最优的阵元数.     

基于边界相切拟合的轴对称工件缺陷重构方法

针对轴对称工件超声检测缺陷重构问题,通过分析传统基于传播时间反演方法的不足和误差产生的原因,提出了一种基于边界相切拟合的缺陷重构方法,并针对实际检测缺陷的类型,采用圆和椭圆作为模型对缺陷进行重构。从重构结果上看,当检测实心体工件时,圆形缺陷的圆拟合重构误差不大于0.1 mm,圆形缺陷的椭圆拟合重构误差小于0.4 mm,椭圆形缺陷的椭圆拟合重构误差小于0.3 mm,空心体工件由于检测方式不同,误差会比实心体大一些。     

基于圆柱体缺陷构件的超声探伤重构研究

圆柱体构件中非轴对称人造缺陷偏心圆孔的超声探伤一直是无损检测的难点。基于脉冲反射原理设计超声实验平台,根据检测回波信号判定偏心圆孔缺陷所呈现的特征。在实验研究基础上,针对声场在圆柱体工件内部的传播情况,根据惠更斯原理以圆柱体为发射声源,基于k-wave仿真工具箱建立仿真平台,并利用声学传感器接收声波信号,设计的仿真平台能够实现360°同时刻采集工件的发射信号,同时利用传播过程中声压强弱的变化构建声场模型。根据采集的信号采用逆时反演重构模型,直观可视化地重构了内部缺陷的位置形状信息。     

基于体绘制的圆柱体构件缺陷三维重构方法

针对圆柱体构件内部缺陷问题,以超声检测技术为手段,采用体绘制三维重构技术,对构件内部缺陷进行三维重构。首先对圆柱体进行超声检测,并根据采集到的数据提取出其每一个截面的完整信息。然后进行B扫描成像,对成像图像像素点重组。最后利用体绘制技术对缺陷进行三维重构。结果证明,该方法重构出圆柱体构件中心孔、偏心孔缺陷效果良好,与实际构件相吻合,且大小误差在允许范围内。     

Effect of post weld heat treatment on tensile properties and microstructure characteristics of friction stir welded armour grade AA7075-T651 aluminium alloy

This paper reports the effects of post weld heat treatments, namely artificial ageing and solution treatment followed by artificial ageing, on microstructure and mechanical properties of 12 mm thick friction stir welded joints of precipitation hardenable high strength armour grade AA7075-T651 aluminium alloy. The tensile properties, such as yield strength, tensile strength, elongation and notch tensile strength, are evaluated and correlated with the microhardness and microstructural features. The scanning electron microscope is used to characterie the fracture surfaces. The solution treatment followed by ageing heat treatment cycle is found to be marginally beneficial in improving the tensile properties of friction stir welds of AA7075-T651 aluminium alloy.     

损伤铝合金表面超声焊接界面断口分析与结合机理

采用超声焊接铝合金箔材的工艺修复处理表面腐蚀受损的2A12CZ基体,并利用Quanta200型环境扫描电子显微镜分析了截面形貌及箔材与基体之间界面表面断口的微观形貌。结果表明：从截面来看,箔材与基体之间大部分发生了焊合,界面分界线大部分消失;从机械脱开的界面断口来看,其表面微观形貌表现为鳞片状及韧窝状的典型金属型断口形貌。这说明在给定条件下,焊接部位大部分呈冶金结合。最后对铝台金箔材与铝合金基体之间超声焊接机理进行了探讨。     

某型光电头盔瞄准具原理误差的校正

就某型光电头盔瞄准具扫描部件光学系统具体结构 ,分析研究了其头位测量中十棱镜反射面非共面定轴转动所致原理误差 ,导出了基线校正、测角校正两种校正公式。前者与原技术资料所给出的结果完全吻合 ,后者已成功应用在改型的光电头盔瞄准具中。     

粗振子天线的性能研究

利用矩量法的粗振子模型分析了粗振子天线,并分别对长度为500 mm,半径各为1 mm、5 mm、10 mm、50 mm的对称振子进行计算,通过计算结果的比较得出了振子的粗细对天线性能的影响.实用中可以根据对天线性能的要求,选择合适粗细的对称振子天线.     

基于零点匹配的弹体构件超声检测方法

针对弹体坯料构件检测效率较低的问题,提出了一种基于零点匹配的超声检测原理。零点匹配原理是基于被检构件在做周期性的匀速旋转过程中自身曲率变化的规律提出的,表现为探头与构件下表面的距离变化。利用小波分析的方法对含有噪声的周期距离信号进行降噪处理,并采用求不同检测截面间周期信号的互相关函数的方法,对各截面零点进行一致性判断,根据判断结果进行零点匹配。该方法有效缩短了零点传感器进行零点判断过程所需的等待时间,有效提高了构件检测的效率。     

超声冲击处理改善22SiMn2TiB装甲钢抗应力腐蚀性能研究

采用超声冲击处理工艺对22SiMn2TiB装甲钢试样进行了表面冲击强化,采用四点弯曲加载装置将处理和未处理的试样在3.5%NaCl溶液中进行了150 d的应力腐蚀试验。用X射线应力测定仪测定了应力腐蚀试验前试样表面的残余应力,用扫描电镜和透射电镜观察了处理后试样的断面组织。分析了超声冲击处理引起的残余应力和断面组织变化对改善装甲钢抗应力腐蚀性能的作用。结果表明,超声冲击处理引入的残余压应力和表层晶粒细化可以大大提高22SiMn2TiB装甲钢的抗应力腐蚀性能。     

钢管约束混凝土抗多发打击试验

为研究钢管约束混凝土抗多发打击性能,进行了12.7 mm穿甲弹多发打击钢管约束混凝土厚靶试验,得到靶的损伤模式和侵彻深度,并建立重复打击侵彻深度预测公式。结果表明:厚度为300 mm的小直径钢管约束混凝土靶能够有效防御3发12.7 mm穿甲弹的重复打击,第二、第三发较前一发侵彻深度的增幅分别小于20%和10%;重复打击侵彻深度预测公式与试验吻合较好。研究结果可为钢管约束混凝土防枪弹结构和遮弹层结构的研究提供参考。