Q245R钢磁特性对应力的映射规律研究

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Q245R钢是一种常见的压力容器钢板,具有生产工艺简单、价格低廉、工艺性能良好的特点,被广泛的应用于化工、石油等行业。为判断在役设备的实际受力情况,预防断裂故障和防止重大恶性事故的发生,对构件实施定期的应力检测和评估就非常重要。作者对Q245R钢板在不同热处理状态及不同受力情况下的磁特性变化规律进行了分析研究,并提出基于磁特性参数测量的Q245R钢应力状态检测方法。  对钢板取样后分别进行正火、退火和时效热处理,同时加以腐蚀及预制缺陷处理。使用TSC-2M-8型多通道磁记忆测试仪对加载状态下的试样进行表面磁场检测,同时使用MC-04-2型多参数矫顽力测试系统对相同状态试样进行磁化特性参数测试。  对不同预处理状态下的拉伸试样,分别在无外加磁场及饱和磁化的条件下施加拉伸应力,测试试样表面磁场强度值。在无外加磁场情况下,发现应力小于屈服点时交货态无缺陷拉伸试样磁场强度绝对平均值|Hp-1med|随着拉伸应力的增大而逐渐减小,总体趋势呈明显线性关系。对含缺口试样,在拉伸应力低于材料的屈服强度时,磁场强度最大值与拉伸应力之间呈线性关系。可利用磁场强度值与应力的对应关系对在役承压设备的受力状态进行检测。  饱和磁化后,正火、退火以及腐蚀等状态试样随着拉伸应力的增大,表面磁感应强度也会随之增大;接近屈服应力时,试样表面磁感应强度出现突降点。  通过材料磁化特性参数与应力之间的对应关系,获得磁化特性参数表征材料应力状态的规律。平行于拉伸方向磁化时,应力促进磁畴的位移,材料易于磁化,其矫顽力值小于垂直拉伸方向。小于材料的屈服点时,矫顽力值无太大变化,当应力超过屈服点之后,材料内部磁晶及磁应力各向异性、微观缺陷等均会发生改变,矫顽力也会发生突变,即在屈服点之前所测得的Hc值可以用来确定材料是否处于安全状态。  通过对测试数据分析拟合得出矫顽力对应力的映射函数,利用矫顽力的值来评估材料当前所处的应力范围。同时对其它磁化特性参数进行数据分析,得出其它磁性参数对应力的映射规律。  通过对容器耐压试验过程中矫顽力的检测发现在应力小于60MPa时,容器矫顽力的值随耐压试验压力增加略为降低。而由于材料所受环向拉应力大于径向拉应力,在沿环向测试时所得数据会比沿径向所测数据大。要利用磁化特性参数精确的映射出材料的应力状态,还需要进行更多试验以提取磁参数-应力对应关系,方便快捷的判断材料当前的应力水平,评估材料的安全性能。
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