20(G)鋼應(yīng)變時(shí)效磁特性測(cè)試和評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、20(G)鋼高壓管在化肥廠等企業(yè)中得到廣泛地應(yīng)用，近年來(lái)發(fā)生了多起因?yàn)閼?yīng)變時(shí)效脆化導(dǎo)致的高壓管失效甚至爆炸的事故。企業(yè)中大量使用的20(G)鋼高壓管與發(fā)生應(yīng)變時(shí)效脆化事故鋼管的制造工藝基本相同，從而這些管道存在著與事故管道同樣的應(yīng)變時(shí)效脆化危險(xiǎn)因素。對(duì)20(G)鋼直管和彎管不同生產(chǎn)階段表現(xiàn)出的磁特性變化規(guī)律進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上提出了基于矯頑力測(cè)試的20(G)鋼應(yīng)變時(shí)效脆化程度的無(wú)損檢測(cè)方法。并通過(guò)構(gòu)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)變時(shí)效脆化嚴(yán)重的

2、管道進(jìn)行了識(shí)別。
　　采用TSC-2M-8型應(yīng)力集中磁記憶測(cè)試儀及MC-04H-2型多參數(shù)矯頑力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)模擬管道不同生產(chǎn)階段試樣表面磁場(chǎng)及磁化特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。為了研究材料矯頑力參數(shù)的變化機(jī)理，測(cè)試了材料表面殘余應(yīng)力的變化趨勢(shì)。同時(shí)測(cè)試了材料的硬度、室溫沖擊吸收能量。
　　對(duì)隨機(jī)抽取的3種氮含量顯著不同管道分別進(jìn)行交貨態(tài)、正火、不完全退火態(tài)下的表面磁場(chǎng)特征測(cè)試。發(fā)現(xiàn)隨著塑性應(yīng)變量增加，材料表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大值呈單一增加的趨

3、勢(shì)，測(cè)試數(shù)據(jù)在塑性應(yīng)變量5％時(shí)將發(fā)生突變。結(jié)合材料室溫沖擊吸收能量的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)如用此方法對(duì)材料應(yīng)變時(shí)效脆化進(jìn)行評(píng)價(jià)容易對(duì)5％塑性應(yīng)變量以下應(yīng)變時(shí)效脆化的材料發(fā)生漏判。由于時(shí)效處理前后材料磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值變化幅度小，容易對(duì)5％塑性應(yīng)變量以上應(yīng)變時(shí)效未脆化材料發(fā)生誤判。材料不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。
　　對(duì)材料的磁化特征進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)材料塑性變形后，磁化特征參數(shù)矯頑力、剩磁及磁滯損耗有單一增加的趨勢(shì)，最大微分磁導(dǎo)率有單一減

4、小的趨勢(shì)。塑性應(yīng)變量2.5％，材料的矯頑力、剩磁、磁滯損耗將增加2到3倍，最大微分磁導(dǎo)率下降10％左右。隨著塑性應(yīng)變量的繼續(xù)增加，矯頑力、剩磁及磁滯損耗將繼續(xù)增加，最大微分磁導(dǎo)率將繼續(xù)減小，但增加減小的幅度變緩。時(shí)效處理會(huì)使材料的內(nèi)應(yīng)力得到釋放，應(yīng)力對(duì)磁疇的阻礙作用減小，材料更易于磁化，會(huì)使矯頑力、剩磁、磁滯損耗減小，最大微分磁導(dǎo)率增大。但特征參數(shù)增加減小的幅度沒(méi)超過(guò)原數(shù)據(jù)的10％。高溫去應(yīng)力退火后，各參數(shù)數(shù)值恢復(fù)到相應(yīng)的無(wú)應(yīng)變處理水平

5、。結(jié)合材料理化測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可以選擇數(shù)據(jù)變化幅度最大、測(cè)試方向性強(qiáng)且測(cè)試精度高的矯頑力作為評(píng)價(jià)材料應(yīng)變時(shí)效脆化的特征參量。
　　對(duì)材料矯頑力產(chǎn)生變化的機(jī)理進(jìn)行分析，可得無(wú)應(yīng)變處理材料矯頑力的產(chǎn)生主要由鐵素體的大小及形態(tài)決定。材料應(yīng)變時(shí)效處理后其矯頑力的變化可用應(yīng)力理論進(jìn)行解釋，通過(guò)對(duì)比材料殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力理論可以很好地解釋材料矯頑力的變化趨勢(shì)。
　　以沖擊吸收能量為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合沖擊斷口分析結(jié)果，對(duì)材料應(yīng)變時(shí)效脆化程

6、度進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到了基于矯頑力測(cè)試的20(G)鋼應(yīng)變時(shí)效脆化程度的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)方案。材料不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)會(huì)對(duì)材料的測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。
　　對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行匯總，提取了有利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)且與材料應(yīng)變時(shí)效脆化程度緊密相關(guān)的物理參數(shù)。運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)軟件Neurosolutions5.0建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量為材料的維氏硬度、矯頑力、剩余磁化強(qiáng)度、最大微分磁導(dǎo)率、磁滯損耗。輸出向量選擇為對(duì)材料應(yīng)變時(shí)效脆化敏感的測(cè)試量