2013遠(yuǎn)東論壇大會報(bào)告：材料老化現(xiàn)象的特征與疲勞及破裂

只看該作者 · 2013-2-15 19:15:57

德國核安全研究計(jì)劃中電磁無損檢測的研發(fā)——材料老化現(xiàn)象的特征與疲勞及破裂的在線監(jiān)測

報(bào)告人：Dr. Gerd Dobmann（德國）

報(bào)告摘要——顯而易見的事實(shí)是：為世界范圍的核能技術(shù)服務(wù)是NDT/NDE發(fā)展的重要推動力，這一點(diǎn)同樣適用于德國。對于材料不均勻性（不同質(zhì)或缺陷）的無損檢測檢測、定性與定量的最為相關(guān)的任務(wù)，例如LIT和采用相控陣換能器成像等無損檢測技術(shù)和方法，又例如SAFT（合成孔徑聚焦技術(shù)）缺陷重構(gòu)算法，以及應(yīng)用于蒸汽發(fā)生器換熱器管的渦流檢測探頭和多頻方法的渦流檢測技術(shù)（ET）是研發(fā)的關(guān)注點(diǎn)。

但是，德國也曾殷切需求發(fā)展無損檢測技術(shù)用于表達(dá)核部件材料的性能特性。基本觀點(diǎn)是采用無損檢測技術(shù)，以便對能表達(dá)微觀結(jié)構(gòu)和荷載誘發(fā)應(yīng)力與殘余應(yīng)力的特性的一次回路部件進(jìn)行在役檢查。特性表達(dá)應(yīng)包括諸如硬度等機(jī)械性能，諸如屈曲和拉伸強(qiáng)度等強(qiáng)度，以及諸如夏比能量和端口外觀轉(zhuǎn)變溫度等韌性性能。

自1976年開始，3MA（Micromagnetic, Multiparameter, Microstructure and Stress Annalysis.——微磁、多參數(shù)、微觀結(jié)構(gòu)與應(yīng)力分析）方法逐漸發(fā)展。3MA在測量增量磁導(dǎo)率、渦流阻抗的巴克豪森噪音，以及磁切線場強(qiáng)度的諧波分析，動態(tài)測量或也可稱之為增量磁致伸縮等微磁無損檢測技術(shù)中有其基礎(chǔ)。所有這些技術(shù)需要材料的磁滯回線在檢查的前提下進(jìn)行局部磁化，因此3MA僅適用于鐵磁性材料。這些技術(shù)收集由布洛赫疇壁和微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)（諸如空位、固溶原子、轉(zhuǎn)位、析出、增益、相界和應(yīng)力場等晶格缺陷）相互作用生成的信息。采用的磁化過程是可逆與不可逆過程。因此收集的信息各不相同且冗余，有助于提高預(yù)測的統(tǒng)計(jì)顯著性，并抑制擾動影響。3MA適用于表達(dá)壓力容器和管線鋼的老化現(xiàn)象，諸如熱老化和中子減速以及當(dāng)熱老化和低周疲勞迭加時(shí)的材料狀態(tài)。奧氏體不銹鋼的材料狀態(tài)的表達(dá)在很大程度上取決于化學(xué)組分，例如材料在接觸到機(jī)械靜態(tài)負(fù)載或循環(huán)負(fù)載時(shí)，是否會與相變發(fā)生局部反應(yīng)，變成bccα’馬氏體。相變微觀結(jié)構(gòu)是鐵磁體，因此可采用3MA技術(shù)。在其它所有情況下，例如飛行測量時(shí)采用UT作為表達(dá)交叉變形的特性。如果機(jī)械負(fù)載處于高溫(300°C)環(huán)境下，則采用EMAT。

利用NDT的機(jī)械無損測試技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測能明顯增加所獲得的信息內(nèi)容。疲勞與斷裂的機(jī)械測試已經(jīng)應(yīng)用于在線監(jiān)測。