2013遠東論壇大會報告：材料老化現象的特征與疲勞及破裂

只看該作者 · 2013-2-15 19:15:57

德國核安全研究計劃中電磁無損檢測的研發——材料老化現象的特征與疲勞及破裂的在線監測

報告人：Dr. Gerd Dobmann（德國）

報告摘要——顯而易見的事實是：為世界范圍的核能技術服務是NDT/NDE發展的重要推動力，這一點同樣適用于德國。對于材料不均勻性（不同質或缺陷）的無損檢測檢測、定性與定量的最為相關的任務，例如LIT和采用相控陣換能器成像等無損檢測技術和方法，又例如SAFT（合成孔徑聚焦技術）缺陷重構算法，以及應用于蒸汽發生器換熱器管的渦流檢測探頭和多頻方法的渦流檢測技術（ET）是研發的關注點。

但是，德國也曾殷切需求發展無損檢測技術用于表達核部件材料的性能特性。基本觀點是采用無損檢測技術，以便對能表達微觀結構和荷載誘發應力與殘余應力的特性的一次回路部件進行在役檢查。特性表達應包括諸如硬度等機械性能，諸如屈曲和拉伸強度等強度，以及諸如夏比能量和端口外觀轉變溫度等韌性性能。

自1976年開始，3MA（Micromagnetic, Multiparameter, Microstructure and Stress Annalysis.——微磁、多參數、微觀結構與應力分析）方法逐漸發展。3MA在測量增量磁導率、渦流阻抗的巴克豪森噪音，以及磁切線場強度的諧波分析，動態測量或也可稱之為增量磁致伸縮等微磁無損檢測技術中有其基礎。所有這些技術需要材料的磁滯回線在檢查的前提下進行局部磁化，因此3MA僅適用于鐵磁性材料。這些技術收集由布洛赫疇壁和微觀結構參數（諸如空位、固溶原子、轉位、析出、增益、相界和應力場等晶格缺陷）相互作用生成的信息。采用的磁化過程是可逆與不可逆過程。因此收集的信息各不相同且冗余，有助于提高預測的統計顯著性，并抑制擾動影響。3MA適用于表達壓力容器和管線鋼的老化現象，諸如熱老化和中子減速以及當熱老化和低周疲勞迭加時的材料狀態。奧氏體不銹鋼的材料狀態的表達在很大程度上取決于化學組分，例如材料在接觸到機械靜態負載或循環負載時，是否會與相變發生局部反應，變成bccα’馬氏體。相變微觀結構是鐵磁體，因此可采用3MA技術。在其它所有情況下，例如飛行測量時采用UT作為表達交叉變形的特性。如果機械負載處于高溫(300°C)環境下，則采用EMAT。

利用NDT的機械無損測試技術進行監測能明顯增加所獲得的信息內容。疲勞與斷裂的機械測試已經應用于在線監測。