磁记忆技术在焊缝检测中的应用研究

摘要

焊缝的形成是一个复杂的冶金过程，所以焊缝内部总是不可避免地存在一些缺陷和应力集中，这些会使构件的强度和使用寿命降低，造成严重的后果和经济损失。焊接接头质量的优劣直接决定了焊接构件的安全使用性能和使用寿命。
　　金属磁记忆技术作为二十一世纪最有发展前景的一种无损检测技术，它不仅能够检测出已经发展成型的宏观缺陷，而且还能够检测出一切以高应力集中水平为特征的微观缺陷和早期损伤，它的特点使其在焊缝检测领域具有很好的发展前景。
　　本文通过使用俄罗斯动力诊断公司研制的TSC-1M-4型应力集中检测仪，获取含有缺陷焊缝表面的漏磁场法向分量Hp(y)，通过提取磁记忆信号的特征值准确地表述缺陷的位置。试验中所测得的漏磁场信号属于弱磁场，在检测的过程中很容易受到环境和检测手法的影响，为了获得纯净的信号以便更准确地进行分析，需对其进行降噪。小波包分析是一种理想的信号处理手段，其不仅对信号的低频部分进行了分解，而且对高频部分也进行了精细的分解，这是小波分析方法达不到的。小波包降噪不仅保证了信号的真实性，还最大程度上排除了噪声的干扰。根据降噪以后各个通道的磁记忆信号畸变处的畸变程度K值大于Kmed，并结合相邻通道缺陷的位置，将彼此重叠的区域最终确定为缺陷的位置，并与超声波检测得到焊缝缺陷的结果进行对照，表明磁记忆技术可以准确地判断缺陷的存在。
　　运用磁记忆技术对风电塔筒制造中的焊缝进行检测，并与X射线照相检测的结果进行对照，发现磁记忆检测缺陷的范围远远的超过缺陷的范围，分析发现是由于缺陷的形貌严重影响了缺陷处的应力集中程度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 学术背景及理论与实际意义

1．2 国内外研究现状与应用

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 国内外磁记忆检测的应用现状

1．3 金属磁记忆技术的发展

1．4 主要研究内容

第2章 金属磁记忆检测原理

2．1 物质的磁性

2．2 磁畴和磁畴壁的概念

2．3 铁磁性物质的自发磁化

2．4 铁磁性物质一些特殊现象

2．4．1 居里温度

2．4．2 磁各向异性

2．4．3 磁弹性能和磁致伸缩

2．5 铁磁材料的力磁效应

2．5．1 磁机械效应

2．5．2 磁弹性效应

2．5．3 磁记忆效应

2．6 磁记忆技术的原理及特点

2．6．1 地磁场

2．6．2 磁记忆技术的原理

2．6．3 磁记忆技术的特点

2．7 在焊接缺陷检测领域存在的问题

2．8 本章小结

第3章 磁记忆信号的小波包分析

3．1 无损检测信号处理的研究

3．2 小波理论的基本概念

3．3 常用的小波函数

3．4 小波包分析的基本原理

3．5 磁记忆信号的小波包降噪与Matlab的实现

3．5．1 小波函数和分解尺度的选择

3．5．2 熵标准与最优基的选择

3．5．3 阀值的选择

3．6 本章小结

第4章 焊缝检测的金属磁记忆信号特征研究

4．1 焊接缺陷

4．1．1 焊接缺陷的分类

4．1．2 焊接缺陷对构件质量的影响

4．2 焊接残余应力及焊缝常规无损检测

4．2．1 焊接残余应力的产生及分布

4．2．2 焊缝常规的无损检测方法

4．3 磁记忆信号的采集

4．3．1 试验所用的设备及其参数

4．3．2 MMM-System处理软件

4．4 磁记忆信号的处理与实现

4．5 磁记忆信号的特征参数

4．6 焊缝缺陷的磁记忆检测

4．6．1 焊缝的制备

4．6．2 实验步骤

4．6．3 检测结果分析与结论

4．7 磁记忆技术检测风电塔筒制造中的焊缝

4．8 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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