超声波法金属应力检测技术探讨范文

摘要：超声波法对金属应力集中区域检测具有很大的潜力，为了验证超声波应力检测技术的可靠性，分析了超声波应力检测信号特征。研究结果表明，在外部载荷作用下，随应力增加，超声波法与应力之间都呈现良好的线性对应关系。

关键词：超声检测；磁记忆检测；应力集中；无损检测

目前，在无损检测技术领域中，磁记忆法可以有效检测铁磁性金属构件的应力集中，应力集中与磁记忆信号具有很好的一一对应关系［1－4］，但是磁记忆法的应用具有一定局限性，无法检测非铁磁性材料的应力集中区域。超声波应力检测是基于超声波波速与材料应力间的线性关系，具有无损和可测任意深度的残余应力分布等优点，同时超声波法对非铁磁性材料的应力集中区域也很敏感，但是该种方法不支持非接触在线检测［5］。为了研究超声波应力检测信号的特征，本文通过设计试件拉伸实验探索超声波应力检测信号变化规律，并分析在不同应力下的信号特征。

1实验方案

1．1实验条件及试样

为了检测构件在外部载荷作用下超声波应力信号特征，本文采用X80钢材料制成的试样，尺寸为420mm×50mm×18mm。采用WDW－200E高配电子万能试验机对试件进行拉伸实验，如图1所示，万能试验机最大系统试验力为200kN，在试件上按装高精度超声无损检测探头检测超声波信号的变化情况，探头采集频率为5MHz。

1．2实验过程

实验对3根试件进行重复拉伸，以2mm／min的速度从0MPa加载到25MPa后，保持25MPa的拉力40s，在此过程中利用超声波法进行检测。然后依次在保持50MPa、75MPa、100MPa、125MPa、150MPa、175MPa、200MPa、225MPa、250MPa拉力时进行检测。检测完成后，以2mm／min的速度进行卸载，每根试样重复两次加载－卸载。测得不同应力条件下的超声波信号，分析并对比测得的数据。

2实验结果分析

根据实验得到的应力检测声时差Δt和拉伸试验机上输出的拉应力变化Δσ，然后绘制出拉伸应力值与声时差的坐标图，对数据进行线性拟合，得到的直线斜率即为应力系数K，整理后得到1号试件、2号试件和3号试件的表面超声应力系数随应力变化曲线。

3结论

在外部载荷作用下，随应力增加，超声波信号和应力之间呈现良好的线性对应关系，两次拉伸过程信号趋势表现一致。

参考文献：

［1］冷建成．基于磁记忆技术的铁磁性材料早期损伤诊断方法研究［D］．哈尔滨；哈尔滨工业大学，2012．

［2］刘斌，何璐瑶，饶心，等．磁记忆信号定量分析的电子交换模型及性能，仪器仪表学报，2017．38（11）：2744－2751．

［3］李岳云，许悦雷，马时平，等．仿人脑视皮层机制的目标识别方法［J］．计算机工程与设计，2015，36（8）：2147－2151．

［4］刘斌，何璐瑶，霍晓莉，等．基于Kp微扰算法的磁场中MMM信号特征的研究［J］．仪器仪表学报，2017，38（1）：151－158．

［5］高松巍，李冰，邢燕好．电磁超声在钢管探伤中的应用［J］．沈阳工业大学学报，2009，31（5）：582-586.

作者：林睿1;许小蓓2 单位：1．新疆油田公司油气储运分公司，2．中国石油西部管道公司