检索结果-南通市图书馆

薄壁不锈钢球罐因其壁厚较小,结构特殊,其焊接变形影响因素呈现复杂性与多元性,球罐板壁焊接成型后在焊缝处产生多种缺陷。球罐结构一旦出现缺陷,在缺陷处由于应力集中的作用,会加速结构的破坏,而化工球罐内工作介质往往具有较高的危险性,一旦泄漏,就会造成巨大的安全事故与经济损失。另外,焊缝结构质量一般都没有基体本身强度高,焊缝缺陷多发。因此,对球罐焊缝进行质量检测与评估十分重要。由于薄壁球罐所用基材为厚度较小的不锈钢板,利用超声检测薄板时,薄板底波与界面非常接近,不断反复反射,近场干扰严重。此外,由于不锈钢板与焊缝的晶粒较大,导致超声的散射率增大,因而常规超声检测技术条件下无法获得足够大的信噪比。超声兰姆波具有全截面分布、板内低衰减与多类型缺陷检测的优势,在结构完整性评估中获得广泛应用。因此,本文开展了基于超声兰姆波技术对球罐不锈钢薄壁搭接激光焊缝进行检测和质量评定研究。该研究对于保证生产安全、平稳进行具有重要的工程应用价值。(1)通过调研和文献查阅,阐述了超声兰姆波及其在薄壁焊缝缺陷检测技术的研究应用现状,分析了薄壁焊缝的常见缺陷类型及其对焊缝性能的影响;研究了超声兰姆波的检测原理,推导了 Lamb波方程,为兰姆波检测薄板焊缝数值分析提供了理论基础;给出了对称和非对称Lamb模式的群速度色散曲线图,获得了超声兰姆波能有效实现薄壁焊缝检测的初步结论。(2)利用数值模拟方法分析超声兰姆波在薄板中的传播规律与检测机理。针对薄板搭接焊工件模型,分析兰姆波在薄板焊缝中传播机理,将有/无缺陷条件下的振动位移作对比,得出缺陷存在时,无论是S0模态还是A0模态的波形都比无缺陷时的幅度低,为检测方案的可行性与检测工艺的制定提供了有力的依据。(3)制定了基于兰姆波对射法检测不锈钢薄板搭接焊缝的技术方案。依据数值仿真结果,通过实验激发出不同模态的兰姆波,并对薄板中实际的兰姆波的模态和波速进行了测定。为与薄板中的横波进行区分,设计了特殊的阶梯试块,验证了薄板中兰姆波的存在性,优选了不同晶片尺寸的兰姆波探头。(4)利用超声兰姆波检测技术,对球罐不锈钢薄板焊缝进行检测实验验证。搭建了超声兰姆波对射法检测不锈钢薄板焊缝的实验系统,主要包括仪器、扫查器与组合探头等。根据焊缝常出现的缺陷类型,分别制备了含有一系列不同长度的未熔合缺陷的焊缝试样,以及不同深度与长度的焊缝刻槽缺陷(模拟焊缝裂纹)。对各个试块进行实验比对,结合超声探头声场特性理论和检测实验,分析了探头间距对检测灵敏度的影响以及探头间距对测量精度的影响。实验表明,焊合区的检测幅值要远大于未熔合区的幅值,具有较高的检测灵敏度。最后,将兰姆波透射法检测方法与常规焊缝检测方法(超声横波法)进行了对比研究,结果表明:针对不锈钢薄板焊缝检测时,兰姆波透射法成像检测技术相比于横波检测对缺陷的识别更容易,检测效率更高,更具技术优势。另外,利用兰姆波透射法成像检测技术对曲面锈钢薄板焊缝试块进行了实验研究,获得了曲率越大检测信号幅值越小的结论,该结论为优化实际焊接工艺提供了理论参考。

关键词：薄壁球罐散射无损检测超声兰姆波焊缝数值模拟

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