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压力容器应力检测新手段——超声法

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压力容器的用途十分广泛。它在石油化工学、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器由于密封、承压及介质等原因,容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。世界各国均将其列为重要的监检产品,由国家指定的专门机构,按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。
诸多因素产生的应力(载荷应力、残余应力)会影响压力容器的各方面性能,所以应力的检测也是极有必要的。


1楼2019-04-20 14:06回复
    压力容器应力可以分为两种体应力和残余应力。
    体应力主要来自于工作载荷、设备与物料等的重力。
    残余应力主要由容器材料的热胀冷缩、几何形状变化、焊接等因素引起。
    应力会影响母材的耐蚀性、疲劳强度等性能,从而更易产生裂纹、疲劳失效甚至容器泄露爆炸。


    2楼2019-04-20 14:28
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      2025-08-07 03:34:06
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      常见的应力检测方式可以分为应力有损检测、应力无损检测两种,其区别就在于是否破坏金属工件。有损的应力检测如盲孔法、剖分法等由于其破坏性,对于在役的设备及零部件、较为特殊或者造价昂贵的材料注定是不适用的。应力的无损检测手段目前较为普及的是X射线衍射法,但由于它对材料也有较高的要求(各向同性,同质的,细粒多晶材质),同时存在操作较为复杂、具有较多检测限制、单点测试时间过久等弊端。可以说应力的无损检测目前仍是较为棘手的问题。
      超声法是这几年才问世的应力检测新手段,由于其理论对应力检测的高度适用性,突破了传统检测方式的诸多局限,在应用上有着极为明显的优势。
      超声检测应力优势
      1.不对被测对象产生任何损伤
      2.测量精度在10MPa以内,重复测试波动不超过±1.1*KσMPa
      3.测量快速,单点测试不超过4s,可实现实时检测,也可用于系统集成实现自动化或半自动化应力检测
      4.测量深度较大,近表面应力检测深度2mm以内,体应力检测深度10mm以上
      5.无任何辐射,操作安全,无需任何防护
      6.既可测量应力,也可检测试件内部的缺陷,还可用于高精度测厚
      7.适用材料广泛,理论上可以应用于任何非吸声材料


      3楼2019-04-20 14:32
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        超声应力仪产品
        由戬威机电研制的超声应力仪是一款用于测量材料、结构件中残余应力(包括拉应力和压应力)和内应力的精密仪器。定量测量被检对象中的应力对于早期预测构件的变形和损坏具有重大的意义。
        基于超声波声弹性理论的应力仪是利用了被测对象中超声波速与应力之间的存在固有的关系并将这种特性转为数字信号表征的力学定量检测产品。


        4楼2019-04-20 14:35
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          应用比较
          A.与X射线的比较
          X射线检测普通碳钢已经非常成熟,但对像铝合金、不锈钢、钛合金等存在大晶粒或织构组织的材料检测方法还不成熟。X射线法存在以下局限性:
          1)受透射深度所限,只能无破坏地测表面应力,若测深层应力,也需破坏试样;超声法深度可以达到数米;
          2)当被测工具不能给出明锐的衍射线时,测量精度不高;能给出明锐衍射峰的试样,其测量误差为±20MPa。
          3)试样晶粒尺寸太大或太小时,测量精度不高。晶粒的尺寸对超声法也有影响,但是晶粒补偿功能的引入,使得超声对粗晶材料同样具备检测能力;
          4)大型零件不能测试,超声检测效率非常高,可在较短的时间内测量整个零件的应力分布;
          5)运动状态中瞬时应力测试也有困难,但是超声法具备实时在线准确测量应力的能力;
          6)不适宜测量单晶材料的应力,而超声法不受此限制。
          B.与盲孔法比较
          相比较于超声和X射线法,盲孔法属于是一种有损的检测方式,需要在试件上进行钻孔。这种方式的特殊性决定了它比较适合生产过程中的抽检或者允许破坏性检测场合,对很多在线或者在役的设备而言,在试件上开孔是不切实际的。
          1)盲孔法适用于测量梯度比较大的残余应力场;
          2)盲孔法测量中的应力释放属于部分释放,释放应变测量灵敏度只有剖分法的25%,因此盲孔法测量精度低,不太适合低水平残余应力测量。
          3)测量的仅仅是表面残余应力,无法测量材料内部的残余应力。


          5楼2019-04-20 14:36
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            超声应力仪性能指标
            1.精度及分辨率:应力测量精度可达±10Mpa以内,分辨率为0.37*Kσ(Kσ为声弹系数),声时差分辨率0.37ns
            2.重复性:单点重复测试500次,测量值波动不超过±1.1*KσMPa
            3.线性度(非线性度误差):不超过3%
            4.单点测试时间:不超过4s
            5.补偿技术:拥有温度补偿、噪声抑制等技术
            6.检测深度:近表面应力检测深度2-4mm左右,体应力检测深度10mm-1000mm


            6楼2019-04-20 14:36
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              以下是超声应力仪一些现场的应用


              7楼2019-04-20 14:37
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                焊缝检测
                内容:焊接是引起材料应力重新分布的典型场景。过大的应力会引起焊接后的结构件发生变形、脱焊、裂纹等缺陷发生。

                在图中,靠近焊缝的区域残余应力愈大,远离焊缝点则残余应力较小,在焊缝横截面内,沿焊缝两侧的整体应力分布成“双峰”状,这是较为典型的焊接应力分布图。


                8楼2019-04-20 14:39
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                  2025-08-07 03:28:06
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                  油库输油管线应力检测
                  输油管道发生沉降,通过应力检测对关键部位进行安全性评估


                  9楼2019-05-13 10:15
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                    10楼2019-05-16 08:55
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                      顶!


                      11楼2019-05-18 08:35
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                        12楼2019-05-27 08:37
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                          13楼2019-06-10 08:57
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