基于小波變換的結(jié)構(gòu)鋼材超聲無損檢測研究.pdf

1、鐵素體鋼和粗晶奧氏體不銹鋼等材料在工業(yè)和民用承壓設(shè)施中廣泛應(yīng)用，在其工作過程中，由于長期受到高溫高壓及交互載荷作用，會引起材料內(nèi)部微結(jié)構(gòu)變化和力學(xué)性能退化，易導(dǎo)致材料內(nèi)部及結(jié)合部的裂紋產(chǎn)生。這些是限制此類設(shè)備使用壽命、造成事故隱患的重要因素。因此，為了預(yù)防事故的發(fā)生和延長設(shè)備的使用壽命，在裂紋產(chǎn)生前就對材料內(nèi)部微結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行早期無損檢測和評價是非常必要的。 超聲脈沖反射技術(shù)以眾多的優(yōu)點(diǎn)在無損檢測和評價中得到了廣泛應(yīng)用。但是在對這

2、類鋼材的超聲檢測中，缺陷信號常常會被隨機(jī)噪聲污染甚至湮沒，需要采用小波變換等先進(jìn)信號處理手段，提高超聲回波的信噪比，準(zhǔn)確提取缺陷信號。通常晶粒尺寸和斷裂伸長率是結(jié)構(gòu)鋼材的重要本征參數(shù)，影響著材料的疲勞蠕變和屈服強(qiáng)度等力學(xué)性能的變化。對此，可以利用高頻超聲波對其進(jìn)行表征，但這方面的研究目前還不夠透徹，需要通過實驗來研究這類結(jié)構(gòu)鋼材在不同熱劣化和拉伸狀態(tài)下，超聲波特征參數(shù)的變化與材料晶粒尺寸和斷裂伸長率等的變化規(guī)律，為利用超聲波無損評價這類

3、材料的損傷狀況積累數(shù)據(jù)。 本課題依托國家自然科學(xué)基金項目的研究，開展了超聲波基礎(chǔ)理論和金屬材料晶粒組織特性以及材料的超聲表征的理論和方法研究，構(gòu)建了由超聲波脈沖發(fā)生/接收器、高頻數(shù)字示波器與PC機(jī)等構(gòu)成的超聲無損檢測實驗裝置。根據(jù)隨機(jī)噪聲的特征和脈沖反射法超聲回波信號的特性，研究了基于離散小波變換的超聲波回波信號去噪處理方法，即對含噪信號進(jìn)行小波分解，對分解系數(shù)采用閾值處理，然后用小波系數(shù)對信號進(jìn)行重構(gòu)以達(dá)到去噪的目的。通過對不

4、同信噪比和不同小波分解層數(shù)時的去噪處理仿真研究，得到了采用軟閾值法對超聲回波模型信號的去噪處理性能，并通過對實測超聲回波信號的去噪處理實驗，驗證了該方法的有效性。 在理論和方法研究基礎(chǔ)上，對常用于工業(yè)爐管的12Cr1MoV低合金珠光體熱強(qiáng)鋼的熱劣化和斷裂拉伸損傷試樣進(jìn)行從試樣制備、性能測試到超聲檢測實驗的研究。對實驗所獲得的超聲回波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了衰減、速度、底波頻率、背散射強(qiáng)度等超聲特征參數(shù)，并結(jié)合材料顯微組織的分析結(jié)