Page 57 - 无损检测 2021年第六期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202106005

基于数字图像和声发射技术的 4130X 钢

拉伸断裂损伤状态监测

王恩和 , 刘 鹏 , 李彩瑞 , 蒋 鹏 2
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( 1. 安徽省特种设备检测院, 合肥 230061 ; 2. 东北石油大学 机械科学与工程学院, 大庆 163318 )

摘 要: 4130X 钢是压缩天然气高压气瓶组的主要材料, 为得到其受载作用下的损伤演化规

律, 采用数字图像相关技术( DIC ) 与声发射技术相结合, 开展了 4130X 钢拉伸断裂损伤状态监测试
验。采用拉伸试件表面应变标准差( SD ) 表征其损伤演化规律, 并与损伤过程声发射信号特征参数
经历分析相结合, 得到了 4130X 钢在弹性微损伤、 塑性损伤、 裂纹扩展状态下的声发射信号强度分
布规律。试验结果表明, 采用 DIC 和声发射技术相结合的分析方法, 能够得到 4130X 钢拉伸断裂
过程的损伤演化规律, 可为其服役状态下的损伤状态监测提供参考。

关键词: 4130X 钢; 数字图像相关技术; 声发射; 拉伸断裂损伤

中图分类号: TB31 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 06-0019-05

Monitorin g oftensilefracturedama g estateof4130XsteelbasedonDICandacousticemissiontechnolo gy

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,
WANGEnhe , LIUPen g LICairui , JIANGPen g 2

( 1.AnhuiS p ecialE q ui p mentIns p ectionInstitute , Hefei230061 , China ;

2.SchoolofMechanicalScienceandEn g ineerin g , NortheastPetroleum Universit y , Da q in g163318 , China )

Abstract : 4130Xsteelisthemain materialofcom p ressednatural g ashi g h- p ressureg asc y linders.Inorderto

obtainthedama g eevolutionlaw underload , di g italima g ecorrelationtechnolo gy ( DIC ) andacousticemission

technolo gyarecombinedto monitorthetensilefracturedama g estateof4130Xsteel.Thesurfacestrainstandard

deviation ( SD ) ofthetensiles p ecimenwasusedtocharacterizethedama g eevolutionlaw , andcombinedwiththe

ex p erienceanal y sisoftheacousticemissionsi g nalcharacteristicp arametersofthedama g ep rocess , theacoustic

micro-dama g e , p lasticdama g e , andcrackg rowthof4130Xsteelwereobtained.Thedistributionoftheintensit yof

thetransmittedsi g nal.Thetestresultsshow thattheanal y sis methodcombinin g DIC andacousticemission

technolo gy canobtainthedama g eevolutionlawof4130Xsteeldurin g tensilefracturep rocess , whichcanp rovidea

referenceforthedama g estatemonitorin g inservicestate.

Ke ywords : 4130Xsteel ; DIC ; acousticemission ; tensilefracturedama g e
近几年, 我国的压缩天然气( CNG ) 加气站网络正 至造成严重的后果。因此, 采用无损检测技术进行损
在逐步形成, 存储和运输压缩天然气的主要设备多为 伤特性监测是材料损伤识别领域的研究重点。
声发射( AE ) 技术是一种能够实现现有裂纹状
CNG 高压气瓶组。 CNG 高压气瓶组主要采用4130X
结构钢制成, 受 CNG 介质中所含的硫、 硫化氢和水分 态监测及评价的无损检测技术, 是承压设备在线监
等杂质的影响, 4130X 钢易产生应力腐蚀失效, 在交 测领域的重要技术手段 [ 1 ] 。 4130X 钢属于合金钢,
变应力作用下容易出现疲劳裂纹, 进而引发失效, 甚 其应力强度因子阈值变化较明显, 裂纹开裂的敏感
性较高, 只采用声发射技术对其进行损伤特性分析
有所不足, 还需结合其他无损检测手段来提高损伤
收稿日期: 2021-04-20
作者简介: 王恩和( 1964- ), 男, 本科, 高级工程师, 主要从事特 特征的提取和识别能力。数字图像相关技术( DIC )
种设备检验检测及无损检测技术的研究与应用工作 是一种非接触式的应变测量技术, 已广泛应用于材
料应变测量和裂纹扩展监测等方面 [ 2-3 ]
通信作者: 刘 鹏, 974049986@ qq .com 。
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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测