奥氏体不锈钢以其优良的抗腐蚀性能、抗氧化性能及良好的低温韧性被广泛地应用于石油化工、机械制造、核电等行业。由于奥氏体不锈钢在焊接过程中易产生热裂纹,因此为保障焊接结构的可靠性对其进行无损检测是非常有必要的。对于奥氏体不锈钢焊缝表面或近表面缺陷,目前除涡流检测方法外超声红外热成像检测技术是一种有效的方法。
根据热传导和红外无损理论,应用有限元分析软件,从理论分析超声红外无损检测技术用于承压类特种设备焊缝缺陷检测的可行性;根据弹性动力学理论、接触-碰撞理论及传热学理论,建立了声-机-热能量耦合过程的数学模型,以及调制超声波激励金属板材接触界面类缺陷生热的仿真模型;通过ANSYS模拟了焊缝裂纹在超声激励下的摩擦生热过程,分析了不同激励参数对裂纹摩擦生热的影响。研究结果表明:随着激励幅值的增加,裂纹区域的温度上升越快;相同激励时间下,裂纹区域温度并不是随着激励频率的增加而升高的,当激励频率接近共振频率时,裂纹区域的温度上升快。激励方向不同对裂纹的生热量有着很大的影响,当激励方向与裂纹的长度方向一致时,裂纹的生热速度快;搭建起该检测法的检测系统采用该系统,对系统硬件构成及软件算法进行了设计,图像处理算法包括图像的滤波以及图像分割,并对图像识别算法进行了研究;开展了不同工艺参数下的试验。对比分析了模拟结果和试验结果,证实了该方法的可行性,并得到该方法工艺参数。通过对比不同方法检测同一缺陷,得到了缺陷检测效果图,证实了该方法在检测近表面缺陷方面的有效性。提出了奥氏体不锈钢焊缝表面缺陷超声红外热成像检测方法,研究了激励幅值、激励频率与裂纹区域温度分布规律与传热规律。率先在国内提出了奥氏体不锈钢焊缝表面缺陷超声红外热成像检测识别方法,达到国内领先水平,具有良好的应用前景和推广价值。该方法直观性强,检测效率高,是一种对传统无损检测方法的有力补充。
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