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24332字硕士毕业论文在线微量取样设备的制作及实验研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:24332字
论点:试样,试验,取样
论文概述:

微型杯突试验是是二十世纪八十年代初提出并发展起来的一种新型检测技术,相比传统的取样检测和无损检测,具有明显的优势,在材料在线取样检测方面具有广阔的应用前景。

论文正文:

1.1本课题的背景和意义目前,在中国石化、电力等行业,有许多压力管道和其他设备在恶劣的环境中使用。这些设备长期以来一直在高温、高压、氧腐蚀蜡烛等条件下运行,使用环境非常恶劣。 长期使用后,这些设备的机械性能会逐渐下降,容易因故障造成事故,造成严重后果和重大经济损失[1] 为了保证使用期间的安全,这些压力设备通常被设计成具有更高的安全系数和更大的安全裕度以提高安全性。 然而,这也造成了一个问题:由于安全裕量大,这些设备在达到使用寿命后仍有继续使用的价值。 如果达到使用寿命后立即更换,无疑会浪费掉,不符合经济原则。但是,如果不更换,由于这些装置的实际机械性能不清楚,不符合安全要求,因此存在安全隐患。 考虑到经济性和安全性的要求,人们希望在不影响设备使用的情况下及时准确地了解设备的机械性能,以便及时评估其性能的劣化。 为了实现这个目标,第一步是准确检测设备的机械性能。 目前,工程上使用的材料性能测试方法有两种:抽样测试和无损检测 取样和测试方法是从被测设备中截取一定的样品,并进行一系列实验来确定材料的机械性能。无损检测是一种检测方法(1),它利用声音、光、电、热、磁和辐射与待测设备的相互作用来检测设备内部或表面的缺陷,并确定缺陷的位置、大小、形状和类型 这两种检测方法各有利弊。 材料的力学性能可以通过取样和测试准确获得,但取样和测试所需的样品量相对较大,取样时需要停止设备,取样完成后设备不能继续使用,这是“破坏性”测试方法[2] 相比之下,无损检测对设备没有“破坏性”,检测过程不影响设备的性能和结构,具有较高的灵活性和经济性。 目前常用的无损检测方法有射线照相检测、超声波检测、液体渗透检测、磁粉检测等。[3] 虽然无损检测简单方便,但其缺陷也很明显。 与传统的抽样检测相比,无损检测结果的定量能力不足,无法准确检测材料性能的劣化程度。 在正常情况下,无损检测仅适用于初步评估,需要进一步取样测试的蹄选择管道的结果不能作为[3]的最终结论 因此,无论是抽样检验还是无损检验都不能满足上述要求。 为了在不影响设备连续使用的情况下及时评估设备的机械性能,需要一种能够在线准确检测设备机械性能的新技术。 20世纪80年代初一些科学家提出的小冲孔试验(SPT)是一种具有广阔应用前景的新检测技术。 微拔罐测试技术结合了传统采样检测和无损检测的优点,同时克服了两者的缺点,能够满足设备在线精确检测的要求 1.2微型拔罐试验简介微型拔罐试验诞生于20世纪80年代初,最初是由艾姆斯实验室的Baik等人提出的。 这项技术的最初目的是评估材料在辐射照射后的断裂特性(4) 随着研究的深入,人们发现微型拔罐试验也可以应用于其他领域,如电厂和石化工业设备性能测试 研究内容也发生了变化,以评估材料的冲击韧性和断裂韧性等。 经过30多年的发展,微拔罐试验已经被用来测量材料的许多力学性能,如屈服强度[5]转变温度DBTT[6],断裂韧性等。 此外,研究人员还在研究使用这一技术来评估材料的其他性能,例如材料的蠕变和持久强度[9] 3 微型拔罐试验的核心思想是“无损取样”(1) 与传统的取样试验不同,微型拔罐试验中使用的样品非常小,对设备的损坏几乎可以忽略不计。 同时,样品是从待检测设备中提取的,因此样品中含有设备的材料性能信息。通过这些样品获得的检测结果具有较高的准确性,能够完全反映在用设备的材料性能信息 微量拔罐试验的最大特点是使用的样品体积非常小(如cDlOxO。Smm),这大大降低了取样对管道造成的损坏程度。 取样完成后,在用设备经过一定的维修甚至不维修后仍可继续使用。 1.2.1微拔罐试验原理微拔罐试验装置由凹模、凸模、钢球、压紧螺钉等组成。 在实验中,将样品放入模具中,闭合上模具和下模具,并用压紧螺钉压紧上模具和下模具。 试验机以一定的速度加载压杆,压杆通过钢球冲击试样,直到试样被压碎 研究发现,微杯试验的结果受样品厚度和摩擦系数等参数的影响。由于目前没有微量拔罐测试的标准,每个研究者采用的参数是不同的,这也是目前每个研究者得出的结论不具有普遍性的原因。 1)样本大小的影响大多数研究人员使用的样本是圆形或正方形,大小为10毫米(直径或边长),厚度为0.7毫米 结果表明,如果样品的尺寸相对于其微观结构的尺寸较小,测量数据会有一定程度的差异,这就是微量杯试验的尺寸效应。 一般来说,当样品的厚度小于晶粒尺寸的10倍时,尺寸效应将是明显的。 尺寸效应对测试结果的影响是不同的。 当样品尺寸减小时,一些机械性能会降低,但另一些会增加。 这种情况的原因仍不清楚。一些研究者认为尺寸效应与晶粒取向尺寸、样品厚度方向上包含的晶粒数量和边界条件有关。最重要的是样品的晶粒取向厚度对测试结果有明显的影响。一些学者在这一领域进行了研究。 韩浩等人对不同厚度的样品进行了微量拔罐试验,验证了有限元分析[16]得出的结论 试样的厚度分别为0.4毫米、0.46毫米、0.48毫米、0.5毫米和0.6毫米。 结果表明,样品厚度对微量杯试验结果有很大影响。 韩浩有限元模拟不同厚度试样对微拔罐试验载荷燃烧曲线的影响 2微型拔罐测试取样器研究综述;的设计……133取样器;介绍……183.1电镀金刚石线;的功能要求和技术指标……183.2取样器;……213.3取样器的运动计划……213方案运动学分析。4机械结构设计……243.5取样器的操作……283.6采样器……364不同加载速率对微拔罐试验力学性能的影响……374.1准备工作……374.2测试方法和结果……394.3测试结果分析……444.4总结……46结论微型拔罐试验是20世纪80年代初提出并发展起来的一种新的试验技术。与传统的取样和无损检测相比,它具有明显的优势,在材料在线取样和检测中具有广阔的应用前景。 然而,在工程实践中并没有合适的取样机制来应用这一新技术。 对已开发的取样机进行了分析,结果表明,根本原因是这两台取样机所使用的刀具不能满足微量拔罐试验的要求。 电镀金刚石线是一种先进的加工工具,它是通过电镀方法将金刚石颗粒固化在金属丝基体上而制成的。它有许多优点,非常适合用作微型拔罐试验取样机的切割工具。 为了满足电力、石化等行业对高温高压服务的要求。【参考[1】郭良辉。评价材料抗断裂性的小冲孔试验技术[。华东理工大学硕士学位论文,2013,3[2]杨震。应用小冲杆微样品技术测量材料高温蠕变性能的研究[。华东理工大学博士学位论文,2001年。7[3]陈陶建。用小冲杆试验方法评价材料低温力学性能的研究[。华东理工大学硕士学位论文,2012,2[4]姚玉红,刘江南,王郑恩,等.材料力学性能微观拔罐试验综述[.理化检验:物理分册,2004,40(1) :29-34[5]杨震,王文志。引用该论文[。化学机械,2004,31(2):82-86[6]李普,关凯舒。小冲孔试验方法在材料性能评价中的应用进展[。化学机械,2006,33(5):262-267[7]丁克勤,吴李咏。在役设备材料断裂力学参数测量方法研究进展综述2[实验力学,2009,24(6):545-557[8]韩浩,关凯舒,李建伟,小冲杆试验参数有限元分析[J]。机械强度,2004,26(4):455-459[9],游英军,陵阳,涂鲁东。小冲孔试样高温蠕变损伤的有限元分析[[]。机械强度,2004,26(2):183-187[10]凌翔,胡如梅。引用该论文[。南京工业大学学报,2009,31(5):1-4