油气储罐罐壁焊缝静载拉伸检测试验研究*

为建立磁记忆信号与罐体焊接缺陷演变的对应关系,获得以非接触方式检测焊缝处的磁记忆信号来实现对罐体的早期预警和无损检测技术,开展罐壁焊缝试样静载拉伸试验,研究油气储罐在静载拉伸过程中焊缝的磁记忆信号变化规律,并结合有限元模拟仿真进行磁场分布规律的分析。结果表明:磁记忆信号梯度值会在焊缝缺陷处产生突变;随着裂纹深度的增加,磁记忆信号梯度峰峰值呈线性增加,并且峰值随着拉伸载荷的增加而线性增加。     

20(G)板不同焊接缺陷的磁记忆信号检测分析

使用TSG-2M-8型应力集中磁记忆测试仪对15块材质为20钢的焊接试块表面磁场进行扫描测试,通过与射线、超声、TOFD三种试块无损检测结果对比分析,发现磁记忆信号能有效反应气孔、未焊透、未熔合等焊接缺陷。存在气孔、未焊透、夹渣等缺陷时,磁场强度曲线会出现过零点,存在裂纹或未熔合等缺陷时,磁场强度曲线则出现峰值。可利用该特征对在役特种设备焊缝进行无损检测。     

基于交流电磁场裂纹缺陷识别仿真研究

为了研究基于交流电磁场裂纹缺陷识别问题，调研了交流电磁场检测的国内外现状，结合交流电磁场技术，利用有限元分析软件ANSYS Maxwell构建常见的裂纹缺陷模型，进行仿真分析。研究了缺陷尺寸的识别以及不同缺陷簇群对交流电磁场(Alternating Current Field Measurement，ACFM）检测信号特征的影响，对提取的Bx和Bz（沿坐标轴X方向和Z方向的磁感应强度）特征信号的影响进行了分析与探讨，得到影响ACFM技术的核心参数，并建立了缺陷深度和长度的测量评估方法。研究结果表明:通过测量Bz曲线的峰谷间距可初步确定缺陷长度； Bx曲线检测同时受缺陷深度和缺陷长度的影响，对于缺陷深度检测灵敏度较低；ACFM技术虽能够实现对缺陷个数的识别，但难以准确识别缺陷尺寸的大小，当缺陷间的距离足够大时，才能准确实现缺陷的定量识别。     

隔水管脉动冲击疲劳损伤磁记忆检测试验研究

为研究深水钻井过程中隔水管疲劳失效的检测问题,将磁记忆技术应用于隔水管疲劳损伤检测。选用典型隔水管材料X80开展脉动冲击疲劳损伤磁记忆检测试验,使用光学显微镜观测试样表面形貌并测量裂纹长度;采集试样表面切向磁记忆信号并提取特征参数,建立基于磁记忆技术的疲劳损伤定量评估方法。研究结果表明:对比显微观测结果,切向磁记忆信号特征参数变化能够实现对疲劳损伤进程的准确表征且能够准确地检测裂纹的萌生及失稳扩展;切向磁记忆信号波谷值绝对值和梯度峰峰值绝对值均与裂纹长度呈线性递增关系。该方法可为进一步研究基于磁记忆技术的隔水管疲劳损伤早期诊断方法提供理论与数据支撑。     

基于磁记忆检测方法的连续油管刻伤试验研究

随着连续油管的大规模投入使用,油管损伤引起的安全事故与日俱增。为了及时对油管使用过程中产生的缺陷进行检测、识别及定位,基于磁记忆检测方法,对连续油管进行管壁刻伤试验,结合workbench有限元方法模拟刻伤处的应力分布,对比分析不同刻伤类型产生的典型信号特征及信号特征值变化趋势。结果表明:刻伤部位的磁记忆信号曲线与应力分布曲线的特征及峰值变化趋势一致,随着刻伤宽度的增加,磁记忆信号曲线及应力分布曲线由单峰向双峰过渡,磁记忆信号峰值及应力峰值呈降低趋势;随着刻伤深度的增加,磁记忆信号曲线及应力分布曲线峰峰值增加,磁记忆信号峰值及应力峰值呈升高趋势。     

对接焊缝缺陷漏磁场特征分析及识别研究

为实现钢板对接焊缝存在不同类型缺陷的识别研究,针对铁磁性焊缝的特点,探讨应用漏磁法检测钢板对接焊缝不同类型缺陷。根据漏磁检测(MFL)原理,采用有限元方法(FEM),分别建立钢板对接焊缝中可能存在的裂纹、气孔、未熔合和未焊透等缺陷的三维FEM模型。研究钢板对接焊缝包含以上不同类型缺陷时所产生的漏磁场分布特征,得到漏磁场磁感应强度水平分量和垂直分量相关对比分析曲线。仿真结果表明:漏磁法适用于钢板对接焊缝缺陷的识别研究;根据漏磁场磁感应强度分量的曲线特征,能够实现对焊缝缺陷的分类。     

高分辨焊缝漏磁检测数值模拟研究

基于漏磁检测原理,利用有限元对管道焊缝漏磁进行计算分析,分别研究探头提离和缺陷深度对漏磁场及其分布情况的影响。计算结果表明,探头提离对漏磁场信号值有很强的影响作用,随着探头提离的增大,漏磁场先快速减小后变化缓慢;改变焊缝上缺陷的深度,漏磁场强度会随着深度增加而增大。通过分析数值信号和探头提离的非线性关系,以及缺陷的漏磁信号在对称位置上的对称关系,可借此设计交错阵列排布的一种焊缝漏磁检测的高分辨探头。     

电磁法在埋地管道磁记忆检测中的应用研究

为提高埋地管道磁记忆检测的准确性,减少外界因素对磁记忆信号的干扰,基于强化磁记忆检测技术,研究电磁法对埋地管道磁记忆的影响。首先,通过管道磁化原理,分析管道磁化强度随外磁场的变化关系;然后,建立电磁法下管道磁感应强度梯度模量的计算模型,并分析电流大小对磁感应强度梯度模量的影响;最后,在某埋地管道磁记忆检测中应用电磁法,并与地磁场下的检测结果进行对比。结果表明:在地磁场下,管道磁化强度的增长率较大;应用电磁法能加强管道的磁化强度,增大缺陷处的磁感应强度梯度模量,起到凸显缺陷处磁记忆信号特征和抑制干扰因素影响的作用,从而提高埋地管道磁记忆检测的灵敏度。     

高压锅炉汽包制造关键工艺替代技术研究

本文描述了某锅炉厂在制造9.8MPa高压锅炉汽包过程中关键工艺替代技术所进行的研究。该锅炉汽包因材料特殊、壁厚大、焊接难度较大、焊接应力大,易产生焊接裂纹,同时,要检出这种厚壁的对接焊缝及角焊缝当中可能存在的焊接缺陷,无损检测难度也很高,经过研究论证,采取了相应的焊接和检测替代工艺措施,有效的控制了焊接缺陷的产生,提高了无损检测对于焊接缺陷的检出率,保证了产品质量。     

承压设备焊缝超声相控阵检测读谱

介绍按ASME法规最新版(2009增补版)要求,用超声相控阵技术检测承压设备焊缝时,根据相控阵扇形(S-)扫描图像结合相应探测布置截面图,对典型焊接缺陷检测图谱进行识别和评定的应用案例。所涉及的焊接接头为相比于一般X型坡口双面焊是有一定检测难度的V型坡口单面焊和T型接头组合焊,焊接缺陷包括:焊趾裂纹、焊道下裂纹、内表面开口裂纹、坡口未熔合、根部未焊透、以及密集气孔等。同时,还比较了相控阵检测的定量结果与实际缺陷尺寸。目的是依据相关法规和标准要求,为承压设备焊缝相控阵超声检测图像识别和结果评定提供有用借鉴。     

套管损伤磁记忆检测信号定量研究

在油气生产过程中,井下套管损伤会造成井况恶化,致使正常井转变为套损井。为了防止套损井的出现和安全事故的发生,有必要对套管进行早期损伤检测。采用金属磁记忆检测技术,开展了实验研究。实验中,通过对套管内壁环切,将套管壁厚设计为等值递增和不等值递增两种形式;根据实验数据,对磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量与壁厚、壁厚变化量的定量关系进行拟合。结果表明:磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量,可以很好的表征套管壁厚的变化情况;信号梯度值与套管壁厚呈线性递增关系;信号梯度波峰值和信号梯度峰宽值均与套管壁厚变化量呈线性递增关系。该试验结果有助于完善磁记忆检测技术的定量化研究和利用磁记忆原理检测套管损伤的评价体系。     

开采沉陷对矿区地表裂缝的采动累积效应分析

基于开采沉陷学和岩石力学理论分析矿区地表裂缝的采动累积效应。采用概率积分法、胡克定律和莫尔-库伦破坏准则等方法描述并量化地表拉伸裂缝的采动累积效应表征指标,提出了采动裂缝时间拥挤效应和采动延迟效应表征指标及采动空间拥挤效应表征指标。对研究区地表裂缝采动时间拥挤效应的实地观测与数值模拟分析结果表明,上下分层动态裂缝持续时间和永久裂缝显现时刻与地表移动活跃期吻合;采动空间拥挤效应分析结果表明,采动裂缝水平延伸长度、宽度和深度均比永久裂缝小,下分层开采裂缝比上分层发育,下山方向比其他部位裂缝发育。     

高压管汇磁致伸缩导波缺陷检测模拟研究

针对高压管汇导波缺陷检测问题，基于磁致伸缩效应，借助COMSOL有限元仿真软件，建立高压管汇直管段的导波缺陷检测模型，探究导波的激励条件及缺陷检测效果，分析不同参数对缺陷附近磁感应强度分布的影响。研究结果表明:在频率为10 kHz的正弦电流信号激励下，可产生沿管道轴向传播的T（0，1）模态导波，并能辨别缺陷处的回波信号。改变缺陷的尺寸参数时，缺陷附近的磁感应强度随着缺陷深度增加呈增大趋势，随轴向宽度增加呈减小趋势，不同形状的缺陷对应的磁感应强度存在一定的差异；改变激励条件，磁感应强度均随激励电流、激励频率的增加呈不断增加趋势。     

连续油管疲劳损伤的磁记忆检测试验研究

连续油管工作在大位移塑性变形条件下,受力复杂,工况恶劣。其破坏形式多种多样,尤以疲劳居多。根据连续油管的工作原理,利用磁记忆检测方法,进行连续油管全尺寸疲劳试验,研究连续油管在内压、轴向拉伸及弯曲等交变载荷作用下,疲劳破坏过程的磁记忆特征信号变化规律,采用区域积分面积-寿命关系曲线,分析大位移塑性变形下的连续油管疲劳损伤过程的磁记忆信号特征值的规律。试验表明:磁记忆特征值可以很好的描述连续油管疲劳损伤程度,为现场连续油管服役过程工作寿命及损伤程度的判定提供依据。     

基于超声脉冲法的火灾损伤后混凝土裂纹深度检测

检测或诊断裂纹深度是火灾后混凝土结构受损综合评判的重要依据。开发一种专用的火灾后混凝土裂纹深度检测仪器,是一项填补国内该领域空白的重要研究课题。在研讨和分析超声脉冲法检测混凝土表面损伤裂纹深度的单面平测法、逐层穿透法和损伤层厚度判定3种测试方法的基础上,笔者设计开发了一种超声测试诊断仪,采用高精度计时电路、传感器驱动电路和自动增益电路,提高了仪器计时精度和抗干扰性。经对多组火灾损伤后的结构混凝土试件的测试,获取了6组共60个声时数据,用给出的方法进行了计算,得出的裂纹深度值与观察结果能较好地吻合。理论与实测表明,提出的裂纹检测方法和开发出的测试仪器具有实用性。     

单轴压缩条件下预制裂纹红砂岩试样声发射特征研究*

为研究单轴压缩条件下预制裂纹红砂岩试样声发射特征,运用伺服压力机、声发射系统对砂岩试样进行单轴压缩试验,结合声发射特征参数与应力时间关系,对砂岩试样变形失稳破坏过程进行分析,并在相同加载方式下分析不同裂纹角度对砂岩试样变形破坏特征的影响。结果表明:砂岩试样破坏过程按力学性质可分为压密、弹性变化、塑性变化及峰后残余4个阶段,预制裂纹对试样的峰值应力有显著降低作用;声发射信号可分为平静期、上升期、波动期3个阶段,信号与砂岩试样破坏过程存在良好对应关系,不同角度预制裂纹对应的声发射信号特征不同,平静期45°裂纹试样声发射事件相对较活跃,振铃累积率相对最高,0°裂纹试样最早进入声发射波动期;在相同加载方式下,声发射信号参数RA值受裂纹角度影响较大,可以利用声发射信号RA值的演化判断岩石材料中裂纹方向与荷载方向的关系。     

盘管或排管的安全性分析

针对盘管或排管因塑性加工变形产生残余应力、结构设计不合理,产生附加应力、焊接接头质量缺陷产生裂纹源和流体动能产生的应力等问题,通过对盘管或排管的结构设计、成形后的截面尺寸、焊接接头质量以及在特殊情况下发生的失效及其危害性进行分析,提出了提高盘管或排管安全性能的措施。结果表明,增加焊接接头的无损检测,选取合适的介质流速,提高柔性,在塑性变形后进行热处理,增加合适的壁厚加工减薄量和采用全焊透焊接结构,能有效控制盘管或排管的安全性。