20(G)鋼應變時效磁特性測試和評價方法研究.pdf

1、20(G)鋼高壓管在化肥廠等企業(yè)中得到廣泛地應用，近年來發(fā)生了多起因為應變時效脆化導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)生應變時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變時效脆化危險因素。對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)律進行了研究，在此基礎上提出了基于矯頑力測試的20(G)鋼應變時效脆化程度的無損檢測方法。并通過構建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡對應變時效脆化嚴重的

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

3、勢，測試數(shù)據(jù)在塑性應變量5％時將發(fā)生突變。結合材料室溫沖擊吸收能量的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)如用此方法對材料應變時效脆化進行評價容易對5％塑性應變量以下應變時效脆化的材料發(fā)生漏判。由于時效處理前后材料磁場強度最大值變化幅度小，容易對5％塑性應變量以上應變時效未脆化材料發(fā)生誤判。材料不同的結構狀態(tài)會對測試結果產(chǎn)生影響。
　　對材料的磁化特征進行測試，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，最大微分磁導率有單一減

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

5、。結合材料理化測試結果發(fā)現(xiàn)，可以選擇數(shù)據(jù)變化幅度最大、測試方向性強且測試精度高的矯頑力作為評價材料應變時效脆化的特征參量。
　　對材料矯頑力產(chǎn)生變化的機理進行分析，可得無應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。材料應變時效處理后其矯頑力的變化可用應力理論進行解釋，通過對比材料殘余應力測試結果，發(fā)現(xiàn)應力理論可以很好地解釋材料矯頑力的變化趨勢。
　　以沖擊吸收能量為評判標準結合沖擊斷口分析結果，對材料應變時效脆化程

6、度進行評價。得到了基于矯頑力測試的20(G)鋼應變時效脆化程度的現(xiàn)場無損檢測方案。材料不同的結構狀態(tài)會對材料的測試結果產(chǎn)生影響。
　　對測試參數(shù)進行匯總，提取了有利于現(xiàn)場檢測且與材料應變時效脆化程度緊密相關的物理參數(shù)。運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡專業(yè)軟件Neurosolutions5.0建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型。選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入向量為材料的維氏硬度、矯頑力、剩余磁化強度、最大微分磁導率、磁滯損耗。輸出向量選擇為對材料應變時效脆化敏感的測試量