奧氏體304不銹鋼磁檢測法探頭設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究-開題報(bào)告

XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目 奧氏體304不銹鋼磁檢測 法探頭設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究 專 業(yè) 名 稱 測控技術(shù)與儀器班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 填 表 日 期 20xx 年 4 月 9 日- 7 -1、 選題的依據(jù)及意義：在不銹鋼中，奧氏體不銹鋼是一個(gè)重要的品種，其鋼種最多、使用量最大：在不銹鋼的總產(chǎn)量中，奧氏體不銹鋼占到了 70%。奧氏體不銹鋼是指含鉻大于18%，還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素，在使用狀態(tài)基體組織為穩(wěn)定的奧氏體的不銹鋼。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性、耐蝕性能和無磁性，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，被廣泛應(yīng)用于石油化工、機(jī)械制造和核電等行業(yè)的重要部位，使用條件比較惡劣。隨著承壓設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的提高，奧氏體不銹鋼的腐蝕作用而引起的承壓設(shè)備損傷失效日益成為工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要問題。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，每隔一段時(shí)間停產(chǎn)檢修奧氏體材質(zhì)設(shè)備存在的各種腐蝕缺陷，以便在發(fā)生斷裂或泄漏前及時(shí)將腐蝕損傷的設(shè)備更換下來。此外，人們開展了奧氏體不銹鋼為材質(zhì)的承壓設(shè)備在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕失效分析研究。通過對失效的奧氏體不銹鋼設(shè)備的檢測，發(fā)現(xiàn)了奧氏體不銹鋼的腐蝕缺陷主要類型為應(yīng)力腐蝕：加工不銹鋼的殘余應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，出現(xiàn)的腐蝕開裂現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的殘余應(yīng)力會(huì)發(fā)生不可忽略的變化，一旦發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，其后果不堪設(shè)想。如何在早期發(fā)現(xiàn)奧氏體不銹鋼壓力容器的腐蝕裂紋等缺陷，并延長設(shè)備的生命周期，已經(jīng)是擺在研究人員面前的一項(xiàng)重要的難題。因此，實(shí)時(shí)有效的檢測分析腐蝕情況，特別是容易導(dǎo)致腐蝕的敏感區(qū)域，成為評估承壓設(shè)備安全性、使用壽命的一個(gè)重要的依據(jù)。雖然奧氏體不銹鋼具有弱磁性，但形變后會(huì)誘發(fā)馬氏體相變，馬氏體組織具有鐵磁性，且其磁性大小與應(yīng)力應(yīng)變存在一定的聯(lián)系，基于此背景,提出了一種在地磁場環(huán)境下的磁法檢測技術(shù)。通過對試樣進(jìn)行人工加載,建立合適、穩(wěn)定的磁法檢測裝置的方式進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過對磁傳感器采集到的磁場強(qiáng)度進(jìn)行處理分析。磁法檢測的前提是檢測出系統(tǒng)的磁場泄漏量，因此探頭的設(shè)計(jì)，即測量磁場泄漏量的傳感器設(shè)計(jì)尤為重要。圖1 磁法檢測過程圖2、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：國外對漏磁檢測技術(shù)的研究很早并于1933年首先提出應(yīng)用磁敏傳感器測量漏磁場的思想,但直至1947年Hastings設(shè)計(jì)了第一套漏磁檢測系統(tǒng),漏磁檢測才開始受到普遍的承認(rèn)。20世紀(jì)50年代,西德Forster研制出產(chǎn)品化的漏磁探傷裝置。但運(yùn)用于奧氏體不銹鋼的檢測還相對較少。其中有Kazumi Aoto14等人提出了一種對奧氏體不銹鋼通過測量由機(jī)械損傷誘發(fā)磁化現(xiàn)象而產(chǎn)生的磁場實(shí)現(xiàn)無損評價(jià)的方法，通過拉伸或疲勞試驗(yàn)引入機(jī)械損傷，然后用磁通門傳感器測量磁場，結(jié)果表明塑性變形或疲勞損傷是可以通過自然磁化漏磁場的信號(hào)識(shí)別的。M. Smaga等人研究了室溫下單調(diào)循環(huán)載荷下形變誘發(fā)亞穩(wěn)奧氏體鋼中的馬氏體相變，實(shí)驗(yàn)對機(jī)械應(yīng)力應(yīng)變，溫度和磁場的測量進(jìn)行了表征，特別要注意的變形誘發(fā)馬氏體形成對AISI304，AISI32和AISI348不銹鋼循環(huán)變形行為。Ishigaki7等人發(fā)現(xiàn)由奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)由于摩擦的壓力，有可能誘發(fā)相變，這反過來又產(chǎn)生本地鐵磁化表面，結(jié)果表明，有關(guān)外部磁場分布的信息被保留在不銹鋼試樣。近年來,在國內(nèi)無損檢測工作者的共同努力下,目前已有許多的高校和研究單位在這方面取得了可喜的成果,逐步縮小了與國際水平的差距。但是國內(nèi)尚未有學(xué)者將磁法檢測缺陷方面的優(yōu)勢引入到弱磁性的奧氏體不銹探傷領(lǐng)域中，有關(guān)研究報(bào)告和文章很少。國內(nèi)研究漏磁檢測技術(shù)的高校有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)、南昌航空大學(xué)等等。其中有針對奧氏體不銹鋼管在出廠前可能存在的橫、縱裂紋對在役過程中的安全使用存在的巨大威脅,提出了基于地磁場環(huán)境下的磁法檢測技術(shù)，利用陣列式檢測裝置的方式和二維成像進(jìn)行試驗(yàn)研究。中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心的馬學(xué)榮，左繼峰等對奧氏體不銹鋼焊接缺陷進(jìn)行了磁記憶檢測。通過對奧氏體不銹鋼以及其晶相的研究，磁法檢測在檢測奧氏體不銹鋼上是可行的。目前，國外的愛德森公司已經(jīng)能夠采用多信息融合技術(shù)研制成集渦流、漏磁、磁記憶、低頻電磁場于一體的便攜式檢測儀器,該儀器能同時(shí)獲取多種檢測信號(hào),適用于奧氏體不銹鋼的檢測以及其流動(dòng)現(xiàn)場在役的檢測。3、 研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：1. 研究內(nèi)容：由于奧氏體不銹鋼是順磁性材料，其相對磁導(dǎo)率大于空氣的相對磁導(dǎo)率，根據(jù)磁路中磁阻的作用原理，研究分析磁法檢測的工作原理,對特定材料奧氏體304不銹鋼的磁法檢測的探頭設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究，從而通過實(shí)驗(yàn)對比選取合適檢測奧氏體不銹鋼材料的探頭。2. 實(shí)驗(yàn)方案：（1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，熟悉相關(guān)資料；探頭有多種類型，設(shè)計(jì)研究探頭設(shè)計(jì)的幾種方案，對探頭設(shè)計(jì)有一個(gè)設(shè)計(jì)思路。隨著科技的發(fā)展，利用不同技術(shù)、不同原理制成的磁傳感器越來越多，并且它們都朝著更高的靈敏度、更好的溫度性和更小的體積等方向發(fā)展。在這些磁傳感器中，較為常見的是：霍爾元件傳感器和線圈傳感器。檢測過程中為了能夠檢測出奧氏體不銹鋼表面微小的磁信號(hào)變化，在確保周圍沒有強(qiáng)磁源干擾的情況下，采用磁阻傳感器，其通?？梢詼y量10-510 Gauss的磁場，其具有尺寸小、功耗低、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，原理如圖2。圖2 磁阻傳感器原理圖 （2） 校準(zhǔn)試驗(yàn)校準(zhǔn)探頭，完成其校準(zhǔn)曲線。在奧氏體不銹鋼試塊所能承受應(yīng)力的范圍之內(nèi)，其中奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度205Mpa，抗拉強(qiáng)度520MPa， 對板材試塊進(jìn)行拉伸或壓縮實(shí)驗(yàn)。用軟件處理分析如表1中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到應(yīng)力與磁場的關(guān)系。制作出探頭的校準(zhǔn)曲線， 根據(jù)其應(yīng)力應(yīng)變與磁場的關(guān)系及規(guī)律得到相關(guān)評價(jià)指標(biāo)，完成對探頭校準(zhǔn)。表1 拉伸試驗(yàn)載荷0KN3KN6KN9KN12KN磁場強(qiáng)度（4）完成對探頭的校準(zhǔn)之后，利用實(shí)驗(yàn)器材和探頭的校準(zhǔn)曲線，就可以對奧氏體不銹鋼板材進(jìn)行應(yīng)力檢測試驗(yàn)。（5）總結(jié)實(shí)驗(yàn)研究過程，得出研究成果。4、 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 1.目標(biāo)：完成奧氏體不銹鋼磁檢測探頭的合理設(shè)計(jì)并通過拉壓實(shí)驗(yàn)測量磁信號(hào)強(qiáng)弱，分析其應(yīng)變應(yīng)力與磁場的關(guān)系及規(guī)律并對探頭進(jìn)行優(yōu)化改良，從而得到奧氏體不銹鋼損傷和應(yīng)力集中的相關(guān)評價(jià)指標(biāo)。2.主要特色：通常對奧氏體不銹鋼304這種材料進(jìn)行無損檢測時(shí)，采用的是超聲檢測或射線檢測，由于其在常態(tài)下是弱磁性，通常不考慮使用磁性法，但本次實(shí)驗(yàn)研究就是利用奧氏體不銹鋼形變誘發(fā)馬氏體相變使之具有磁性，再分析其應(yīng)力應(yīng)變與磁場的關(guān)系及規(guī)律，從而得到奧氏體不銹鋼損傷和應(yīng)力集中的相關(guān)評價(jià)指標(biāo)。3.工作進(jìn)度：（1）查閱文獻(xiàn)資料，撰寫開題報(bào)告，外文翻譯； 2015.03.092015.04.10（2）熟悉和掌握磁法檢測原理和方法； 2015.04.112015.04.15（3）設(shè)計(jì)磁法檢測探頭； 2015.04.162015.04.30 （4）開展磁法檢測試驗(yàn)研究； 2015.05.012015.05.26（5）總結(jié)試驗(yàn)規(guī)律，撰寫畢業(yè)論文； 2015.05.282015.06.10（7）修改論文，準(zhǔn)備答辯 2015.06.112015.06.175、 參考文獻(xiàn)1 王歡,陳厚桂,康宜華等.鋼絲繩疲勞的磁記憶檢測系統(tǒng)J.無損檢測.2006,28(6): 78-83.2 胡 鋼,許淳淳,袁俊剛. 奧氏體304不銹鋼形變誘發(fā)馬氏體相變與磁記憶效應(yīng)J.無損檢測,2008,30(4): 216-219.3 李路明,胡斌,黃松嶺等.掌上型金屬磁記憶檢測儀J.無損檢測,2004,26(5): 249-252.4 任吉林,鄔冠華,林俊明等.金屬磁記憶檢測機(jī)理的探討J.無損檢測,2002,24(1): 29-31.5 胡鋼. 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