弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮检测技术 被引量：1

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作者 刘峰 张帅 +2 位作者 张双楠 蔡桂喜 李建奎 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期73-82,共10页

【目的】为提高机组发电效率和加快发展绿色低碳经济,超(超)临界机组已经逐渐成为国内火力发电的主力机组。作为超(超)临界机组的关键部件,锅炉管大多采用奥氏体不锈钢管制作。锅炉管长期在高温高压和蒸汽的环境下服役,管道内壁因发生... 【目的】为提高机组发电效率和加快发展绿色低碳经济,超(超)临界机组已经逐渐成为国内火力发电的主力机组。作为超(超)临界机组的关键部件,锅炉管大多采用奥氏体不锈钢管制作。锅炉管长期在高温高压和蒸汽的环境下服役,管道内壁因发生氧化而产生氧化皮。机组的启停导致内壁的氧化皮易发生脱落并堆积在管内,当氧化皮的堆积量达到一定程度时会导致管道局部堵塞,从而引发爆管事故。然而,现场氧化皮的定量检测一般采用磁性无损检测方法,但冷加工和长期老化等原因使得锅炉管具有弱铁磁性,导致现有的氧化皮磁性定量检测方法的测量结果不准确。【方法】针对弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮堵塞量检测的问题,通过扩大磁路的方式提出了一种新型磁性检测方法。采用有限元模拟将现有磁性检测方法与新型磁性检测方法的仿真结果作对比,分析了现有磁性检测方法无法应用于弱铁磁性锅炉管内氧化皮检测的原因。【结果】对于现有磁性检测方法,当锅炉管有弱铁磁性时,氧化皮堵塞面积比的绝对误差值范围为138%~474%;对于新型磁性检测方法,当锅炉管有弱铁磁性时,氧化皮堵塞面积比的绝对误差值范围为3.4%~6.7%,新型磁性检测方法绝对误差值远小于现有磁性检测方法,新型磁性检测方法受管磁性影响较小,可适用于弱铁磁性锅炉管内氧化皮的定量检测。利用新型磁性检测方法,通过不同壁厚标准试样内不同堵塞面积比氧化皮的检测实验,建立了检测信号值与不同壁厚标准试样内的不同氧化皮堵塞面积比之间的对应关系,验证了上述仿真结果的正确性;通过对装有不同堵塞面积比氧化皮的现场管进行实验,验证了标定公式的正确性,并计算了新型磁性检测方法的检测误差值。试样标定实验测得弱铁磁性试样内氧化皮堵塞面积比的最大绝对误差值范围为1.2%~5.6%,最大绝对误差值小于5.6%,现场管实验测得弱铁磁性试样内氧化皮堵塞面积比的最大绝对误差值范围为1.5%~6.4%,最大绝对误差值小于6.4%。【结论】新型磁性检测方法受管壁磁性影响较小,误差值满足实际工程需要,该技术可实现对弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮堵塞量的无损检测与评定。 展开更多

关键词 弱铁磁性 奥氏体不锈钢管 氧化皮 仿真 磁路 磁性检测 有限元 无损检测

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不锈钢管内壁腐蚀层厚度的涡流检测仿真 被引量：4

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作者 刘峰 李宏伟 +2 位作者 张双楠 蔡桂喜 李建奎 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2020年第5期532-539,共8页

针对耐热奥氏体不锈钢内壁腐蚀层厚度测量难的问题,建立了典型腐蚀状态下奥氏体不锈钢结构的有限元仿真模型,提出了采用低频涡流检测内壁腐蚀层厚度,并用高频涡流测量外壁氧化层厚度以对低频检测结果进行修正的检测方法.结果表明,腐蚀... 针对耐热奥氏体不锈钢内壁腐蚀层厚度测量难的问题,建立了典型腐蚀状态下奥氏体不锈钢结构的有限元仿真模型,提出了采用低频涡流检测内壁腐蚀层厚度,并用高频涡流测量外壁氧化层厚度以对低频检测结果进行修正的检测方法.结果表明,腐蚀层厚度增加会引起低频涡流检测信号幅值和阻抗模的增加,而外壁存在的氧化层会对检测信号造成干扰.腐蚀层厚度和氧化层厚度对涡流检测信号影响的变化规律与仿真结果具有一致性. 展开更多

关键词 涡流检测 仿真 奥氏体不锈钢 厚度检测 有限元 无损检测 管壁腐蚀 寿命评估

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薄板激光搭接焊缝的强度评价 被引量：3

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作者 李阳 韩晓辉 +2 位作者 张双楠 刘峰 蔡桂喜 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2017年第1期28-33,共6页

针对列车车体上激光搭接焊缝需要进行强度评价的问题,采用试验和数值模拟相结合的方法研究了焊缝强度的影响因素和评价方法.采用ANSYS软件进行数值模拟,验证了断裂位置从焊缝向薄板转移的现象.结果表明:当焊缝宽度小于两板中的最小板厚... 针对列车车体上激光搭接焊缝需要进行强度评价的问题,采用试验和数值模拟相结合的方法研究了焊缝强度的影响因素和评价方法.采用ANSYS软件进行数值模拟,验证了断裂位置从焊缝向薄板转移的现象.结果表明:当焊缝宽度小于两板中的最小板厚时,焊缝宽度和拉剪力呈近似线性关系;当焊缝宽度超过最小板厚时,拉剪力达到最大值后不再随焊缝宽度的增加而增加;焊缝熔深和板间隙对拉剪力的影响不明显.根据建立的焊缝宽度和拉剪力关系,实现了通过无损检测焊缝宽度来评价焊缝强度的目的. 展开更多

关键词 激光搭接焊缝 剪切试验 焊缝宽度 板间隙 焊缝熔深 拉剪力 超声C扫描 无损检测

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T(0,1)模态导波在弯管上传播的仿真与实验 被引量：11

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作者 李阳 邹云 +1 位作者 张双楠 蔡桂喜 《声学技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期442-449,共8页

由于弯管的几何形状复杂,超声导波在弯管中的传播特性比在直管中复杂。弯管超声导波检测中,衡量其检测有效性的一个重要参数是透过率。通过有限元模拟研究了激励频率、弯曲半径、弯管角度对T(0,1)模态导波透过率的影响。发现:不同激励... 由于弯管的几何形状复杂,超声导波在弯管中的传播特性比在直管中复杂。弯管超声导波检测中,衡量其检测有效性的一个重要参数是透过率。通过有限元模拟研究了激励频率、弯曲半径、弯管角度对T(0,1)模态导波透过率的影响。发现:不同激励频率的导波在弯管上有不同的透过率,并且激励频率高的导波由于脉冲宽度小,更易产生新的波前;在不同的弯曲半径和弯曲角度的弯管中,最小透过率的T(0,1)模态导波的频率也各不一样;随弯管角度的变化,信号的透过率呈规律性变化。通过实验验证了不同激励频率下,T(0,1)模态导波透过率和激励频率的关系。在实际检测有弯管段的管道时,需采用多频率检测。 展开更多

关键词 透过率 弯管 T(0 1)模态 传播特性

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识别薄板中兰姆波和体波的阶梯板方法 被引量：1

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作者 李阳 韩晓辉 +2 位作者 周庆祥 李广凯 蔡桂喜 《声学技术》 CSCD 北大核心 2016年第5期398-402,共5页

斜探头在某些频率下激励出的兰姆波,其群速度与体波的传播速度相近,所以通过判断传播速度不易区分出兰姆波和体波。通过数值模拟和实验,分别研究了激励频率为2 MHz的纵波和S0模态兰姆波在阶梯板上的反射特性,发现:在阶梯板上入射S0模态... 斜探头在某些频率下激励出的兰姆波,其群速度与体波的传播速度相近,所以通过判断传播速度不易区分出兰姆波和体波。通过数值模拟和实验,分别研究了激励频率为2 MHz的纵波和S0模态兰姆波在阶梯板上的反射特性,发现:在阶梯板上入射S0模态兰姆波时,有反射回波;而入射纵波时,无反射回波。基于这种反射特性的差别,提出了一种利用阶梯板区别薄板中兰姆波和体波的方法,该方法可用于确认探头的激励特性。 展开更多

关键词 兰姆波 体波 反射 阶梯板 有限元

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高速列车薄壁型材激光-MIG复合焊对接焊缝检测 被引量：10

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作者 周庆祥 刘芳 +3 位作者 李经明 李建奎 张双楠 蔡桂喜 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期31-39,共9页

现有检测方法分析表明,高速列车车体薄壁型材激光-MIG复合焊焊接结构内部形状复杂,板厚度较薄,常规焊缝焊接质量无损检测方法不易实施。针对此问题,提出超声爬波检测工艺,通过设计型材结构试块和人工模拟缺陷试块,研究型材结构对超声爬... 现有检测方法分析表明,高速列车车体薄壁型材激光-MIG复合焊焊接结构内部形状复杂,板厚度较薄,常规焊缝焊接质量无损检测方法不易实施。针对此问题,提出超声爬波检测工艺,通过设计型材结构试块和人工模拟缺陷试块,研究型材结构对超声爬波检测的影响。利用该检测工艺对实际焊接试块进行检测,并与X射线检测及有损试验(拉伸试验)结果对比,验证超声爬波检测结果的准确性。结果表明:X射线对于气孔和未焊透缺陷检测效果良好,但由于检测方式与防护特殊,检测速度缓慢,不能满足高速列车车体铝合金薄壁型材焊接结构现场检测需求,可作为辅助的检测手段,用于少量抽查检测;超声爬波可检测当量大于等于0.25mm的未焊透焊缝,爬波检测结果与实际未焊透缺陷对应良好,可用于铝合金薄壁型材复合焊接头焊接质量检验。建议以10mm×0.2mm×0.5mm刻痕的回波幅度作为焊缝是否合格的判据。 展开更多

关键词 高速列车 铝合金型材 激光-MIG复合焊 无损检测 X射线检测 超声爬波检测

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碳纤维复合材料制孔结构超声无损检测及评价 被引量：4

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作者 杨亮 蔡桂喜 +1 位作者 刘芳 李建奎 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期2327-2332,共6页

为实现碳纤维复合材料制孔结构的无损检测与评价,基于超声波脉冲反射法原理,研制了便携式超声螺旋C扫描检测仪器,建立了制孔结构质量评价的数学模型。通过对人工试样和在役孔进行超声波检测试验,基于静矩原理确定了不规则超声C扫描图像... 为实现碳纤维复合材料制孔结构的无损检测与评价,基于超声波脉冲反射法原理,研制了便携式超声螺旋C扫描检测仪器,建立了制孔结构质量评价的数学模型。通过对人工试样和在役孔进行超声波检测试验,基于静矩原理确定了不规则超声C扫描图像形心,提取了图像中过形心的最长轴线,计算了最长轴线与孔的公称直径比值(RLN)以评价制孔质量。结果表明,该检测方法可大幅提高检测速度;分层缺陷测量值与实际值相当;检测结果与在役孔的实际形貌具有一致性;RLN因子可准确评价多种形式的分层缺陷。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 制孔结构 超声检测 螺旋扫查 评价因子模型

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基于模态识别与分离的铝板激光超声检测 被引量：5

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作者 戈浩 蔡桂喜 +1 位作者 刘畅 董瑞琪 《应用声学》 CSCD 北大核心 2013年第5期341-347,共7页

用Nd:YAG激光器在2 mm厚的铝板上激发激光超声,通过激光反射镜偏转进行点阵扫描激励,用声发射传感器接收在铝板中传播的激光超声信号,通过信号放大和数据采集得到激光超声在铝板中传播的数据。对上述数据进行二维傅里叶变换得到了铝板... 用Nd:YAG激光器在2 mm厚的铝板上激发激光超声,通过激光反射镜偏转进行点阵扫描激励,用声发射传感器接收在铝板中传播的激光超声信号,通过信号放大和数据采集得到激光超声在铝板中传播的数据。对上述数据进行二维傅里叶变换得到了铝板中激光超声的模态分布和频率分布,接收到的激光超声是S0和A0两个模态多种频率的Lamb波。利用两个相同的探头对称地压紧在板的两个表面上,对两个探头接收到的信号进行相加和相减,可以将S0和A0模态分别提取出来。对单一模态的Lamb波再进行滤波,得到了窄频带单一模态的Lamb波。采用该方法实现了从杂乱的激光超声原始信号中提取出清晰的伤信号,并且得到了不同模态在不同频率范围的检测结果。 展开更多

关键词 激光超声 二维傅里叶变换 模态分离

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超声法测量高强螺栓应力试验研究 被引量：7

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作者 马楠 刘峰 +1 位作者 蔡桂喜 张双楠 《石油机械》 北大核心 2018年第7期22-26,共5页

为了建立快速简便的螺栓预紧力测量技术,在介绍超声法测定螺栓应力原理的基础上,推导了超声波在螺栓两端传播时间计算公式,并以此建立了螺栓预应力标定计算模型,对模型开展了现场试验。试验结果表明:超声纵波传播速度测量螺栓预紧力的方... 为了建立快速简便的螺栓预紧力测量技术,在介绍超声法测定螺栓应力原理的基础上,推导了超声波在螺栓两端传播时间计算公式,并以此建立了螺栓预应力标定计算模型,对模型开展了现场试验。试验结果表明:超声纵波传播速度测量螺栓预紧力的方法,在95%置信度的条件下测量误差≤10 MPa。使用小型便携式仪器,操作简便,在扭紧螺栓的过程中同时进行测量,每次测量所需时间不超过3 min。建议进一步扩大模型的标定应力范围;进一步对模型进行改进,在用螺栓不必松开就可以测量其承受的应力,以减小测量误差。所得结论为螺栓承受预紧力和工作应力的现场检测提供了一种新方法。 展开更多

关键词 高强螺栓 预紧力 超声波 传播速度 纵波

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运行条件对不锈钢点焊疲劳性能影响及开裂分析 被引量：3

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作者 姜云禄 杨亮 +3 位作者 韩晓辉 徐野 陈怀宁 蔡桂喜 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期1726-1731,共6页

以不锈钢车体底架电阻点焊接头为对象,研究了温度(-40℃、室温和70℃)、应力比(0.1、0.5)以及3.5%NaCl腐蚀介质对接头疲劳寿命的影响;借助电子背散射衍射(EBSD)技术、扫描电镜(SEM)、仪表球压痕系统(IBIS)和拉伸剪切试验,对晶粒取向、... 以不锈钢车体底架电阻点焊接头为对象,研究了温度(-40℃、室温和70℃)、应力比(0.1、0.5)以及3.5%NaCl腐蚀介质对接头疲劳寿命的影响;借助电子背散射衍射(EBSD)技术、扫描电镜(SEM)、仪表球压痕系统(IBIS)和拉伸剪切试验,对晶粒取向、残余应力分布、疲劳断口形貌和力学性能进行分析。结果表明:低温条件下材料强度的提高可获得更好的疲劳性能,70℃条件下塑性性能的改善可使高周疲劳性能更优;应力比为0.1时的疲劳性能优于应力比为0.5时的疲劳性能;腐蚀介质和拉应力促使应力腐蚀开裂和裂纹尖端的阳极区快速溶解,加速裂纹的萌生和扩展,显著缩短了点焊接头的疲劳寿命;疲劳裂纹在界面应力集中尖角处形核,沿熔核软化区长大,逐渐向表面扩张,直至断裂失效。 展开更多

关键词 不锈钢点焊 疲劳性能 疲劳开裂 腐蚀介质 应力比 温度

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5通道铁磁探测仪的研发与锅炉管堵塞检测 被引量：2

11

作者 王玺润 张双楠 +4 位作者 蔡桂喜 李建奎 张博 杨亮 武玉鹏 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期591-596,631,共7页

描述了5通道铁磁探测仪的研发和应用,该仪器能在管外发现发电锅炉过热器管和再热器管内是否有铁锈堆积,并评估堵塞程度,目的是通过检测防止爆管事故。采用磁学探测方法,在管外表面的1条圆周线上布置5个测量点,进行了有限元数值模拟和标... 描述了5通道铁磁探测仪的研发和应用,该仪器能在管外发现发电锅炉过热器管和再热器管内是否有铁锈堆积,并评估堵塞程度,目的是通过检测防止爆管事故。采用磁学探测方法,在管外表面的1条圆周线上布置5个测量点,进行了有限元数值模拟和标定曲线的计算。对计算结果进行了实验验证,与计算值相比较,测量值的标准误差(相对误差)为5.2%。现场检测得到的堵塞面积与管内孔的面积之比,与X射线摄影测得的结果比较,确定铁磁探测仪检测的标准误差(绝对误差)为3.9%。通过为5家热电厂进行过热器管和再热器管堵塞检测,发现超标堵塞30多处,解剖验证无一误报,所以用该仪器进行堵塞检测能够防止上述锅炉管爆管事故。 展开更多

关键词 铁磁探测仪 过热器管 再热器管 铁锈碎屑堵塞检测

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超声C扫描用喷水系统设计及其检测稳定性 被引量：4

12

作者 周庆祥 李经明 +2 位作者 李建奎 蔡桂喜 张双楠 《应用声学》 CSCD 北大核心 2021年第4期579-587,共9页

该文针对列车车体复合材料构件检测用超声C扫设备喷水系统的检测稳定性问题开展研究。基于喷水式超声耦合检测原理,设计了一种喇叭段+直管段的喷嘴,以使水流形成变径约束的层流,从而缩短喷嘴长度。结合实验分析了工艺参数对检测性能的... 该文针对列车车体复合材料构件检测用超声C扫设备喷水系统的检测稳定性问题开展研究。基于喷水式超声耦合检测原理,设计了一种喇叭段+直管段的喷嘴,以使水流形成变径约束的层流,从而缩短喷嘴长度。结合实验分析了工艺参数对检测性能的影响。结果表明:喷嘴结构、耦合水流速、射水距离及检测方式等因素均对超声耦合稳定性及检测性能产生影响。试验结果可为喷水式耦合超声C扫技术在车体构件检测中的实际应用提供参考。 展开更多

关键词 超声C扫检测 车体 非接触耦合 超声探头

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红外热像观测压电陶瓷振动模态的研究 被引量：2

13

作者 周庆祥 蔡桂喜 +1 位作者 刘芳 董瑞琪 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第11期14-16,共3页

应用红外热像全场观测的研究方法,用不同工作频率激励PZT—5矩形压电陶瓷片,对其谐振频率和振动模态进行研究,确定了红外热像法识别压电陶瓷振动模态的可行性。研究结果表明:用红外热像测定试样主要振动模态及其频率,共得到8个谐振频率... 应用红外热像全场观测的研究方法,用不同工作频率激励PZT—5矩形压电陶瓷片,对其谐振频率和振动模态进行研究,确定了红外热像法识别压电陶瓷振动模态的可行性。研究结果表明:用红外热像测定试样主要振动模态及其频率,共得到8个谐振频率,与传输线路法测试结果一致;用红外热像显示试样谐振时应力分布,结果与ANSYS模拟所得应力分布图基本吻合。结论认为,红外热像法是研究压电陶瓷振动模态行之有效的方法,对压电陶瓷传感器设计和应用具有参考价值。 展开更多

关键词 红外热像 应力分布 压电陶瓷 振动模态 全场观测

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周向导波电磁超声探头(EMAT)设计与优化 被引量：3

14

作者 沙高峰 蔡桂喜 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2012年第3期32-35,共4页

为了利用SH0模超声周向导波检测油气管道纵向裂纹,提出了一种新的周向导波电磁超声探头(EMAT)结构设计,其结构特点是磁铁顶部放置碳钢片,相邻磁铁之间放置非磁性材料片。为了提高周向导波EMAT的换能效率,采用ANSYS仿真对其结构参数进行... 为了利用SH0模超声周向导波检测油气管道纵向裂纹,提出了一种新的周向导波电磁超声探头(EMAT)结构设计,其结构特点是磁铁顶部放置碳钢片,相邻磁铁之间放置非磁性材料片。为了提高周向导波EMAT的换能效率,采用ANSYS仿真对其结构参数进行了优化。优化的结果为:磁铁顶部应放置厚度大于1 mm的碳钢片,线圈中导线间距要尽量小。在直径200 mm壁厚、4 mm的管材上进行实验,结果表明,优化设计后的探头能有效地激励出周向SH0导波。 展开更多

关键词 周向SH波 电磁超声探头 优化

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航空管路进口薄壁管材无损检测与评价 被引量：1

15

作者 肖凯 冯剑飞 +2 位作者 蔡桂喜 张薇 杨洋 《航空制造技术》 2015年第S2期141-145,共5页

通过对国外5个厂商的3种材料20个规格39个批次的金属薄壁管材进行超声无损检测,发现进口管材上具有不同程度的表面缺陷和内部缺陷,典型缺陷有凹坑、划伤、折叠、外壁裂纹和内部裂纹等。其中有些内部缺陷较细微,需要灵敏可靠探伤技术装... 通过对国外5个厂商的3种材料20个规格39个批次的金属薄壁管材进行超声无损检测,发现进口管材上具有不同程度的表面缺陷和内部缺陷,典型缺陷有凹坑、划伤、折叠、外壁裂纹和内部裂纹等。其中有些内部缺陷较细微,需要灵敏可靠探伤技术装备和严格执行检测规程才能发现。与国内生产的管材无损检测结果对比表明,进口管材质量不尽人意,须经100%探伤复验才能应用于飞行器制造。而国产管材在有效执行无损检测规程的前提下,质量也可以得到可靠保证。 展开更多

关键词 薄壁管 超声检测 质量评价 典型缺陷

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磁力扰动法测量铁磁性锅炉管氧化皮堵塞

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作者 郑凯 张双楠 +4 位作者 张博 李建奎 张晓丹 李经明 蔡桂喜 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期508-512,620,共6页

为解决铁磁性锅炉管氧化皮堵塞检测难题,提出一种磁力扰动法的无损检测方法。首先,采用数值模拟方法对正交放置的两电磁铁作用下的铁磁性锅炉管进行磁场分布特征分析,并通过实验验证仿真结果的正确性;其次,使用声发射技术对磁场作用下... 为解决铁磁性锅炉管氧化皮堵塞检测难题,提出一种磁力扰动法的无损检测方法。首先,采用数值模拟方法对正交放置的两电磁铁作用下的铁磁性锅炉管进行磁场分布特征分析,并通过实验验证仿真结果的正确性;其次,使用声发射技术对磁场作用下氧化皮碰撞管壁发出的声音进行采集,建立波形特征参数与氧化皮堵塞面积比的定量关系。结果表明:铁磁性锅炉管磁导率的非线性特点使得两电磁铁在管道内形成一种能穿透管壁直接吸引氧化皮的独特磁场,其吸引能力下限低至10%堵塞面积比;以幅值绝对值为权重的声信号加权平均时间可以作为判定被检管道堵塞面积比是否超标的依据。该方法具有一定的工程应用前景。 展开更多

关键词 磁力扰动法 铁磁性锅炉管 氧化皮 声发射 无损检测

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