仪器研制
2010年第32卷第12期
蠕墨铸铁蠕化率自动超声波检测系统
朱 丹,曾效舒
(南昌大学机电工程学院,南昌 330031)
摘 要:蠕化率作为衡量蠕墨铸铁质量的主要参数,在生产中要求准确、快速地测量和控制。介绍了超声波声速与蠕墨铸铁蠕化率的关系。利用厚度无关声反射法(TI RP )测量蠕墨铸铁的声速,并借助VC6.0设计了软件系统。该系统实现了炉前蠕墨铸铁蠕化率的自动化检测和调整,大大降低了在生产蠕墨铸铁中对蠕化率的控制难度,缩短了检测和调整时间。
关键词:超声波检测;厚度无关声反射法;蠕化率
中图分类号:
T G 115.28 文献标志码:A 文章编号:1000-6656(2010)12-0970-03Automatic Ultrasonic Inspection System of the Vermicular Graphite Rate in Vermicular Iron
ZHU D an ,ZENG Xiao -Shu
(M echanical and Electrical Engineering Colleg e ,N anchang Univ ersity ,N anchang 330031,China )A bstract :T he ver micular g raphite ra te is o ne of the main pa rameters in mea suring the qua lity of ve rmicular iro n ,which requir es a precise ,rapid measur eme nt and contro l in pro ductio n .T he rela tionship be tw een the ultra so nic velo city and the v ermicula r g raphite rate in vermicular iro n was described ,the ultrasonic v elocity in vermicular iron wa s measured by thickness independe nt reflecto r plate (T IRP )and the sof tware was compiled using VC6.0,T he sy stem realized v ermicular iro n blast fur nace -based automa tic detection and adjustme nt ,g reatly reduced the difficulties of contro lling the r ate of ve rmicular g r aphite cast iron ,decreased testing a nd adjustment time .
Keywords :U ltr aso nic inspectio n ;T hickness independent reflecto r pla te ;Ve rmicular gr aphite rate
蠕墨铸铁强度、塑性、韧性高于灰铸铁,铸造性能优于球墨铸铁,具有良好的力学性能和综合性能,
因而得到广泛的应用。蠕化率是衡量蠕墨铸铁质量的重要参数之一,因此准确、快速检测蠕墨铸铁蠕化率,及时调整蠕化率是蠕墨铸铁质量的保证。
目前常用的炉前蠕墨铸铁蠕化率检测方法是金相分析,费时费力,检测成本高,且需要经验丰富的人员进行判断和分析,难以实现蠕墨铸铁蠕化率检测和控制的自动化。经研究发现,超声波检测技术能克服这些问题,且较容易实现检测的自动化,使蠕化率检测速度和控制精度得到极大提高。
1 超声波速度与蠕化率的关系
超声波在材料中的传播速度是材料本身的声学
收稿日期:2009-12-17
作者简介:朱丹(1982-),女,硕士研究生,主要从事自动化超声波检测的研究。特性,不同的材料,传播速度不相同。在固体介质中,超声波纵波声速c 为:
c =
E (1-σ)ρ(1+σ)(1-2σ)
(1)式中E 为弹性模量;σ为泊松比;ρ为材料密度。作
为铸铁,σ和ρ的变化都很小,即对速度变化的影响很小[1],影响超声波声速c 的主要因素是弹性模量E 。而蠕墨铸件的弹性模量及其蠕化率有直接关系,因此可以利用超声波声速检测蠕墨铸铁蠕化率。蠕化程度越高,超声波声速越慢,如图1所示[2]。
2 自动化超声波检测系统
为减少对浇注试样的要求,并获得高的检测精度,采用水槽下放置声反射板,利用放置试样前后的反射时间差和超声波在水中的传播速度与试样的厚度无关的方法来确定试样声速,此方法也称为厚度无关声反射法(T RIP ),如图2所示。经计算,可得
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朱 丹等:蠕墨铸铁蠕化率自动超声波检测系统
2010年第32卷第12期 式(2)[3]
:
c =c 水
Δt 2τ
+1
(2)
式中c 水为超声波在水中的速度,与温度有关;2τ为
放置试样前后超声波反射时间差;Δt 为试样第一底面与第二底面反射时间差。
根据TRIP 检测超声波在蠕墨铸件内的传播速度,伺服电机控制平面移动探头的位置,采取试件不同位置的超声波声速,送入超声波接收系统,由放大电路放大超声波信号,后由A /D 转换系统进行数据转换送入计算机,计算机根据超声波声速与蠕化率关系进行数据分析、处理,并控制步进电机的运动,使冲天炉中添加适量铁水或者蠕化剂,然后再进行浇注试样并判别。如图3为超声波自动检测蠕墨铸铁蠕化率的原理图。2.1 硬件系统
硬件系统由自动超声波探测系统和步进电机控制系统组成。
2.1.1 自动化超声波检测系统
检测系统由水槽、反射板、浇注的试样、耦合剂
图3 超声波自动检测蠕墨铸铁蠕化率原理图
(水)、伺服电机、A /D 0809转化器、BLC -2000型数字超声波探伤仪和工控机组成。
根据式(2)知,超声波测量声速与水的声速有关,故水的温度变化不能太大,试验控制温度在
25℃。根据水温与超声波声速的关系,可以计算超声波水中的速度c 水≈1450m /s 。浇注的试样为 30m m 的圆形棒料,厚度不作要求,为便于检测,选择在20mm 左右。经多次试验验证,采用水浸脉冲反射法检测的结果比较准确。
选用BLC -2000型数字探伤仪,探头参数为2.5M H z ,F10mm , 20mm 的水浸式双晶聚焦直探头,探伤仪设置采样频率在2.5M H z ,选择水为耦合剂,增益设置时,应有足够的声能且尽量少的杂波,经试验检测,将增益设置在68～78dB 之间比较适合,如图2所示,检测数据见表1。根据超声波声
速检测的蠕化率与金相分析的蠕化率对比,表明此方法检测蠕化率准确、有效。
表1 超声波与金相检测蠕墨铸铁试样的蠕化率比较
Δt /μs 2τ/μs c /(m ·s -1)超声波测量蠕化率R 1/%金相观察蠕化率R 2/%
10.123.685437.5082.9227968410.243.525668.1867.8516336910.063.745350.2789.8613009010.103.645473.3580.2885638010.04
3.78
5301.32
94.116950
95
将采集超声波信号由A /D 0809转化为数字信号,由工控机进行读入、分析和处理。然后通过伺服电机带动探头,改变探头位置,采集试样不同点的
声速。
2.1.2 步进电机控制
步进电机控制系统上位机为工控机,利用工控机的串行口通讯控制单片机,根据自动化超声波检测系统,计算出所需蠕化剂或铁水量,由单片机控制步进电机转速和转向,选用89S52单片机进行。
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2.2 软件系统
利用VC6.0的M FC 完成软件系统的编写,主要实现炉前蠕墨铸铁蠕化率的检测和调整,因此从功能上主要分为数据处理模块、文件管理模块和运动控制模块。
数据处理模块主要包括由超声波声速计算蠕墨铸铁蠕化率,在不同的蠕化剂情况下,所应该补加的铁水或者蠕化剂量,并根据所加量设定步进电机的速度和方向。文件管理模块主要是负责文件的存储、打印。运动控制模块主要负责工控机与步进电机的串行通讯,实现VC 界面控制步进电机,本系统采用VC6.0中Registered Activex Controls 的MSCOMM 控件现实步进电机和工控机的通讯。以下是部分原码:
m Botelv .SetCurSel (8);
m Jiou .SetCurSel (2); m Shuju .SetCurSel (3);
m Sto p .SetCurSel (0); int iBotePos =m Bo telv .GetCurSel (); int iJiouPo s =m Jiou .GetCurSel (); int iShujuPos =m Shuju .GetCurSel (); int iS to pPo s =m Stop .GetCurSel (); m ctrlCom m .SetRTSEnable (FALSE ); m ctrlCom m .SetDT REnable (FA LSE ); m ctrlCo mm .SetSetting s ("m Botelv .Ge t -I temData (iBo tePo s ),m Jiou .GetItemData (iJiou -Pos ),m Shuju .GetItemData (iShujuPos ),m S top .GetItemData (iStopPos )");//设置属性
m ctrlCom m .SetInputM ode (1);//参数1:表示以二进制方式检取数据
m ctrlCom m .SetRThreshold (1);//参数1:表示每当串口接收缓冲区中有多于或等于1个字符时将引发一个接收数据的OnComm 事件
m ctrlComm .SetInputLen (0);//设置当前接收区数据长度为0
m ctrlCom m .GetInput ();//先预读缓冲区以清除残留数据
综合考虑检测对象与检测操作人员,因此采用面向对象的程序设计思想。对于检测对象,针对不同检测对象的不同检测功能进行封装,通过接口进行调用和联系;对于操作人员,针对不同的测试与计算分析原理进行封装,仅留有简单友好操作接口,便于不熟悉软件编程的操作人员操作,系统界面如图4所示。
图4 自动化超声波检测系统界面
3 结论
蠕墨铸铁蠕化率自动化超声波检测系统,整个检测时间不到1s ,且精度与金相的检测结果吻合,
完全实现了蠕化率快速、准确检测,不仅提高了蠕墨铸铁的生产质量,且极大降低了蠕墨铸铁的检测成本,具有非常重要的实用价值。但是由于蠕墨铸铁蠕化率受各种因素影响,尤其是在蠕化率的调整方面,系统的稳定性还有待提高。参考文献:
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检测,1991,13(5):135-136.
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[3] Ro th D J .Eliminating the effect of plate thickness va r -iatio n in ult rasonic images using a sing le tr ansducer metho d [J ].Pro ceeding s ,1996,2944:76-85.
(上接第950页)
3 结论
针对超声测厚信号的特征提取,采用小波技术对性质均一的绝热层的超声回波信号进行了小波降噪及提取高低频信号重构,可有效提取出两界面的位置特征信息,即一界面与二界面之间的采样点之间的差值,再运用相关公式,可计算出绝热层厚度。由此可实现绝热层厚度的超声无损检测,同时验证了小波分析方法在绝热层超声回波信号处理中的实用价值。参考文献:
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[2] 王召巴,路宏年.固体火箭发动机包覆层厚度超声测量
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超声导波检测技术 超声导波（Ultrasonic Guided Wave）检测技术利用低频扭曲波（Torsinal Wave）或纵波（Longitudinal Wave）可对管路、管道进行长距离检测，包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。 超声导波（也称为制导波）的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似，也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。但是对于管道检测，在一般管壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率，导波通常使用的频率f＜100KHz，因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声检测相比是比较低的，但是导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小，因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。低频导波长距离超声检测法用于管道在役状态的快速检测，内外壁腐蚀可一次探测到，也能检出管子断面的平面状缺陷。 超声导波应用的主要波型包括-扭曲波（Torsinal Wave，也简称为扭波）和纵波（Longitudinal Wave）。 扭曲波的特点是能够一边沿管子周向振动，一边沿管子轴 向传播，声能受管道内部液体影响较小（在导波检测时， 液体在管道中流动是允许的），回波信号能包含管轴方向 的缺陷信息，通常能得到清晰的回波信号，信号识别较容 易，在应用中需要换能器数量少，重量轻、费用省、因管 内液体介质而产生的扩散效应较小，波型转换较少，检测 距离较长，对轴向缺陷灵敏度高。 纵波特点是一边沿管子轴向振动，一边沿管子轴向传播， 回波幅度与缺陷性状关系不大，回波信号不如扭波清晰， 因为受管内流体流动的影响，也受探头接触面的表面状态 影响较大（油漆、凹凸等）受被测管内液体介质流动的影 响很大。 超声导波检测装置主要由固定在管子上的探伤套环（探头矩阵）、检测装置本体（低频超声探伤仪）和用于控制和数据采样的计算机三部分组成。 探头套环由一组并列的等间隔的环能器阵列组成，组成阵列的换能器数量取决于管径大小和使用波型，换能器阵列绕管子周向布置。 探伤套环的结构按管道尺寸采用不同节环-可以是一分为二，用螺丝固定以便于装拆（多用于直径较小的管道），或者充气式环（柔性探头套环），靠空气压力紧套在管子上（多用于直径较大的管道）。接触探头套环的管子表面需要进行清理但无须耦合剂，亦即除安放探头环的位置外，无需在清除和复原大面积包覆层或涂层上花费功夫，这也是超声导波检测的优点之一。超声导波探头套环上的探
综 述 NDT 无损检测 2006年第28卷第2期 超声导波检测技术的研究进展 周正干,冯海伟 (北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100083) 摘 要:综述近年来超声导波检测研究的最新进展。介绍导波在不同材料和结构中的频散特性及与之相关的理论成果。从导波的结构出发,分析了导波在介质中能量与位移的分布。论述了导波检测技术领域中数值分析方法和信号处理方面的一些新技术。 关键词:超声检测;导波;频散特性;有限元;边界元;信号处理 中图分类号:T G 115.28 文献标识码:A 文章编号:1000 6656(2006)02 0057 07Progress in Research of Ultrasonic Guided Wave Testing Technique ZHOU Zheng gan,FENG Hai wei (School of M echanical Engineering and Automation,Beijing University of Aeronautics and Astr onautics,Beijing 100083,China) Abstract:T he recent advances in ult rasonic g uided w ave testing technique are summar ized.Firstly,the disper se char acter istics and the r elated t heo retical r esults of the g uided wav es in differ ent mater ials and distinct structur es ar e intro duced.T hen,based o n the structure o f the g uided waves,the distr ibution o f the energ y and displacement o f guided w aves is ana lyzed.L ast ly ,some new techniques o f numer ical analy sis and signal pro cessing fo r g uided wav e no ndest ructive testing are descr ibed. Keywords:U ltr aso nic t esting ;G uided wav e;Disperse characterist ic;F inite element;Boundary element;Signal pr ocessing 相对于传统的超声波检测技术,超声导波具有传播距离远、速度快的特点,因此,在大型构件(如在役管道)和复合材料板壳的无损检测中有良好的应用前景。但目前,导波的一些机理和特性仍然不很清楚,导波的理论研究成为近年来无损检测界的热点。随着理论研究的深入,产生了很多有关导波的 新技术,促使其应用于更广泛的领域。 1 导波的分类 导波是由于声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射,并进一步产生复杂的干涉和几何弥散而形成的。主要分为圆柱体中的导波以及板中的SH 波、SV 波、兰姆波(Lam b)和漏兰姆波[1]等。 根据Silk 和Bainto n 的理论[2] ,圆柱体中的导波分为 轴对称纵向模式L(0,m)(m =1,2,3, 收稿日期:2005 01 13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475006) )。 轴对称扭转模式T (0,m )(m =1,2,3, )。 非轴对称弯曲模式F(n,m )(n,m =1,2,3, )。各模式中整数m 是计数变量,反映该模式在管壁厚方向上的振动形态;整数n 反映该模式绕管壁螺旋式传播形态。其中,L(0,m )和T (0,m )模式是F(n,m )模式中n =0的特例。 虽然上述定义已被广泛接受,但是针对某些具体问题,研究人员也提出了不同的导波分类方法,以利于分析在具体问题中表现出来相似特征的导波模式。如Vo gt T 等[3] 在研究部分埋地圆柱体结构中的导波散射问题时提出了单一(v ,n)模式,其中v 1对应原弯曲模式;v =0对应原纵波和扭转模式。两种模式用计数变量n 区别。两种定义方式的模式,(0,1)对应L(0,1),(0,2)对应T(0,1),(0,3)对应L(0,2),(0,4)对应T (0,2)等。 2 频散特性与频散方程 频散是导波的主要特性之一,即导波的相速度 57
水浸超声波 C 扫描系统技术参数 1. 设备名称：水浸超声波C 扫描系统，1 台套 2. 总体要求： 2.1 ☆资格要求：设备制造商必须有五年以上研制、生产该类水浸超声波C 扫描系统的经验，五年以上的销 售业绩，已通过ISO 9001 认证，且在知名飞机复合材料制造商有良好的供货记录。 2.2 设备用途：用于复合材料工艺研究、分析与检验，应能够实现对碳纤维复合材料层压板和L 型、T 型加筋 壁板的分层、脱粘、空隙、凹坑、内部杂质等缺陷实现可视化检测。 2.3 设备组成：系统的基本配置必须包括机械部分、电气控制部分、超声波探伤仪部分、计算机部分和实现自 动化 C 扫描探伤的其他所需附件。 2.4 ☆系统功能：探伤系统可以通过全水浸纵波反射法和穿透法对碳纤维复合材料层压板和L 型、T 型加筋壁板进行探伤。系统可进行A/B/C 种类的扫描，具有非线性超声测试功能，可通过 C 扫描图像判断缺陷大小、位置和深度，达到定位定标的效果，并形成报告。可显示被检材料的超声A、B、C 图像，可获取、处理并贮存多个数据参数。 2.5 ☆总体要求：关键部件必须采用进口知名产品，并需具有良好的可靠性、操作性、维修性、良好的安全性 能、不污染环境及危害人身健康。 3. 设备规格及主要参数： 3.1 系统功能 探伤系统应能通过全水浸纵波反射法和穿透法对碳纤维复合材料层压板和L 型、T 型加筋壁板进行探伤。 3.2 系统的最小扫描范围 1000 >800 >600mm (X X Y X Z);板厚：2-15mm。 3.3 ☆系统扫描方式 A/B/C 扫描模式，并可以显示不同类型的扫描结果； 3.4 机械与电气控制部分 3.4.1 框架和水箱：应采用高强度的不锈钢框架结构，配备进水口和出水口以及循环水泵和50 微米过滤 器等相关配件。 内部最小工作尺寸：长1000mm x 宽800mm x 深600mm。 3.4.2 ☆线性模组( X-Y-Z 轴) ：应采用国际知名品牌的原装进口线性模组，具备实现八轴运动控制能力， 具有防水防尘和安全保护；
蠕墨铸铁在发动机上的应用 张伯明 中国农业机械化科学研究院，北京，100083 The development trend of vermicular graphite iron and diesel engine Zhang Boming China Agricultural Mechanization Sciences Institute 一．前言 近几年，蠕墨铸铁的应用，得到了长足的进展。这是人们在发现蠕墨铸铁后，首次作为一种材质在发动机缸体等重要铸件上得到广泛的使用。应用的同时又掀起了相应的进一步深入研究的高潮。 随着应用的扩大，蠕墨铸铁标准的制订也提到了日程。罗马尼亚在1986年首先制订了蠕墨铸铁的国家标准。美国在1985年就制订了ASTM A 842-85的标准，并在1991和1997年进行了确认和完善。由于主要用途在汽车工业，故国际SAE又在2001年制定了J1887标准。德国铸造协会在2002年3月制订了W50蠕墨铸铁标准。国际铸造标准委员会在2000年9月22日举行会议，认为应在美国ASTM、德国W50标准的基础上制订蠕墨铸铁标准，并在2002年10月用ISO16112公布了工作草案。现在欧盟则已决定套用ISO标准。我国是最早研究蠕墨铸铁的国家之一，早在1984年制订了JB3829-84的行业金相标准，1987年制订了JB4403铸件标准，并都在1999年进行了修订。作为企业内控标准许多重要企业，例如大从、奥迪、宝马、奔驰、卡特匹勒、福特、通用电气、通用汽车、现代、约翰·迪尔等都制订了蠕墨铸铁标准。 美国在6年前就把蠕墨铸铁的产量从球墨铸铁中分离出来统计，表明了他们对蠕墨铸铁的重视程度。 德国的学者认为铸铁不再是一种老材料，而美国Ashland公司的M.W.Swartzlander更把球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁（ADI）和蠕墨铸铁称之为形成了“新的铁时代”。二．蠕墨铸铁在发动机上的应用情况 早在1948年，人们在发明球墨铸铁时就发现了蠕虫状石墨，但作为材质的研究还是上世纪六十年代才开始，并在排气管、钢锭模、玻璃模具上应用。由于它在生产中蠕化处理范围窄，且发动机缸体缸盖铸件要求蠕化率在80%以上，生产的难度大，因此它仅在生产技术完善以后才在上世纪末开始在发动机缸体铸件上得到批量应用。至今已有30多种缸体用蠕墨铸铁生产，年产量已达50万件。有人预测，至2010年，将达到年200万件以上。表1列出了一些典型的应用。这些柴油机既可用在卡车上，也有不少用在轿车上。 三．迅速应用蠕墨铸铁的背景 蠕墨铸铁之所以能得到广泛应用的原因有两个：汽车发展对材料的高要求和蠕墨铸铁的特殊性能。汽车发展方向上的永久课题是减少排放、降低油耗、提高功率和增加舒适性。在这四个主题下，汽车开发的二级目标是： ●减少摩擦，例如优化曲轴传动方案（滑动面、轴承） ●减轻重量（结构轻化、材料） ●提高发动机刚度（柴油机尖峰压力） ●减小发动机体积（构造型式、使用更好的材料） ●更有效的尾气处理系统 ●改进燃烧方法（汽油直喷、柴油调匀，使用天然气） ●提高变更性（阀动装置、压缩比） ●减小尺寸，尤其是汽油发动机（使用更好的材料） 从这些目标可以看出，在未来的8项发展中，有五项和材料及铸造有关。而发动机的发展主要目标是在减少油耗和排放的同时增加比功率、增加扭矩、减少体积，这就更和材料有关。 表1 批量生产采用蠕墨铸铁的发动机
湘西民族职业技术学院备课用纸
蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料出现在20世纪60年代。我国是研究蠕墨铸铁最早的国家之一。1966年山东省机械设计研究院发表了稀土高强度灰铸铁论文，标志了我国蠕墨铸铁生产技术的研制成功。通常蠕墨铸铁是铸造以前加蠕化剂（镁或稀土）随后凝固而制得的。迄今为止，国内外研究结果一致认为，稀土是制取蠕墨铸铁的主导元素。我国稀土资源富有，为发展我国蠕墨铸铁提供了极其有利的条件和物质基础。 8.3.1 蠕墨铸铁的成分、组织及性能 蠕墨铸铁的化学成分一般为：C%=3.4%~3.6%；Si%=2.4%~3.0%，S%<0.06%；Mn%=0.4%~0.6%；P%<0.07%。蠕墨铸铁的石墨形态介于片状和球状石墨之间。蠕墨铸铁的石墨形态在光学显微镜下看起来像片状，但不同于灰口铸铁的是其片较短而厚、头部较圆（形似蠕虫）。所以可以认为蠕虫状石墨是一种过渡型石墨。 蠕虫状石墨的形态介于片状与球状之间，所以蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，其铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。 8.3.2 蠕墨铸铁的牌号 蠕墨铸铁的牌号为：RuT+数字。牌号中，“RuT”是“蠕铁”二字汉语拼音的大写字头，为蠕墨铸铁的代号；后面的数字表示最低抗拉强度。例如：牌号RuT300表示最低抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。 8.3.3 蠕墨铸铁的用途 由于蠕墨铸铁兼有球墨铸铁和灰铸铁的性能，因此，它具有独特的用途，在钢锭模、汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动零件等方面的应用均取得了良好的效果。特别是我国第二汽车厂蠕墨铸铁排气管流水线的投产，标志着我国蠕墨铸铁生产已达到高水平。 到目前为止，世界蠕墨铸铁的产量尚难以统计，这是因为蠕墨铸铁往往被统计在灰铸铁的产量之内，而不是从单独的项目统计。我国蠕墨铸铁的年产量不尽确切。我国制作蠕墨铸铁所用的蠕化剂中均含有稀土元素，如稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土硅钙合金、稀土锌镁硅铁合金等。由此，形成了适合国情的蠕化剂系列。
中文名称：蠕墨铸铁 英文名称：vermicular cast iron 定义：铁液经过蠕化处理大部分石墨呈蠕虫状的铸铁。 应用学科：机械工程（一级学科）；铸造（二级学科）；铸造合金（三级学科） 简介 蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料出现在20世纪60年代。我国是研究蠕墨铸铁最早的国家之一。1966年山东省机械设计研究院发表了稀土高强度灰铸铁论文，标志了我国蠕墨铸铁生产技术的研制成功。通常蠕墨铸铁是铸造以前加蠕化剂（镁或稀土）随后凝固而制得的。迄今为止，国内外研究结果一致认为，稀土是制取蠕墨铸铁的主导元素。我国稀土资源富有，为发展我国蠕墨铸铁提供了极其有利的条件和物质基础。 蠕墨铸铁的显微组织及应用(3张) 化学成分 蠕墨铸铁的化学成分一般为：C%=3.4%~3.6%；Si%=2.4%~3.0%；Mn%=0.4%~0.6%；S%<0.06%；P%<0.07%。目前市面上的蠕墨铸铁光谱标准样品成分如下： 组织特征 蠕墨铸铁的石墨形态介于片状和球状石墨之间。蠕墨铸铁的石墨形态在光学显微镜下看起来像片状，但不同于灰口铸铁的是其片较短而厚、头部较圆（形似蠕虫）。所以可以认为蠕虫状石墨是一种过渡型石墨。 牌号 蠕墨铸铁的牌号为：RuT+数字。牌号中，“RuT”是“蠕铁”二字汉语拼音的
大写字头，为蠕墨铸铁的代号；后面的数字表示最低抗拉强度。例如：牌号RuT300表示最低抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。 性能 蠕虫状石墨的形态介于片状与球状之间，所以蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，其铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。 编辑本段应用领域 由于蠕墨铸铁兼有球墨铸铁和灰铸铁的性能，因此，它具有独特的用途，在钢锭模、汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动零件等方面的应用均取得了良好的效果。特别是我国第二汽车厂蠕墨铸铁排气管流水线的投产，标志着我国蠕墨铸铁生产已达到高水平。到目前为止，世界蠕墨铸铁的产量尚难以统计，这是因为蠕墨铸铁往往被统计在灰铸铁的产量之内，而不是从单独的项目统计。我国蠕墨铸铁的年产量不尽确切。我国制作蠕墨铸铁所用的蠕化剂中均含有稀土元素，如稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土硅钙合金、稀土锌镁硅铁合金等。由此，形成了适合国情的蠕化剂系列。我国在蠕墨铸铁的形成机制的研究方面处于领先地位。另外在蠕墨铸铁的处理工艺、铁液熔炼及炉前质量控制、蠕墨铸铁常温和高温性能方面均进行了广泛、深入的研究。特别要指出的是，在我国冲天炉条件下，不少工厂能稳定地生产蠕墨铸铁，取得了显著的经济效益。可以预期，利用蠕墨铸铁具有的良好的综合性能、力学性能较高，在高温下有较高的强度，氧化生长较小、组织致密、热导率高以及断面敏感性小等特点，取代一部分高牌号灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁，由此，将取得良好的技术经济效果。
2008大庆石化情报课题 超声导波检测技术的发展与应用 王学增侯贵富刘华王辉 李媛媛李健奇 大庆石化工程检测技术公司 2008年12月8日
超声导波检测技术的发展与应用 相对于传统的超声波检测技术，超声导波具有传播距离远、速度快的特点，因此在大型构件（如在役管道）和复合材料板壳的无损检测中有良好的应用前景。 一、超声导波技术的原理 1.1超声导波的产生 机械振动在弹性介质中的传播称为弹性波（声波）。将弹性介质定义为波导，在波导中传播的超声波称为超声导波。超声波的本质是机械振动，在扰动源的激发下产生，并通过介质传播，因而它既携带扰动源的信息，同时又包含介质本身的特征。 导波是由于声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射，并进一步产生复杂的干涉和几何弥散而形成的。 导致超声波弥散的原因有物理弥散和几何弥散。物理弥散是由于介质的特性而引起的，而几何弥散是由于介质的几何效应引起。超声导波技术则是利用传播介质几何上某些特征尺寸而导致的几何工件往往有很多声学性质不连续的交界面存在。当介质中有一个以上的交界面存在时，超声波就会在这些界面间产生多次往复反射，并进一步产生复杂的干涉作用，由于受到这些界面几何尺寸的影响，超声波的传播速度将依赖于波的频率，从而导致波的几何弥散。由于超声波在交界面上的复杂行为，如果工件的交界面复杂无规则，则导波信号很难识别，所以导波技术一般用于特殊的规则的工件（板、管、棒等）检测。无缝管中的超声导波技术则是利用管子的几何效应，在管子中
激发导波。导波可沿轴向传播数米至数十米，因此利用管壁中沿管子轴向传播的导波可对管子进行长距离快速无损检测。 1.2 导波的频散特性和谐振模式 1.2.1导波的频散特性 当把被测物件视为无限均匀弹性介质时，各种类型的反射波、透射波以及界面等以恒定的速度传播，传播速度只与传播介质本身材质有关。而当超声波倾斜入射到各向同性的管子边界上，波源处的机械振动在管子中传播时，由于管子自由表面的反射，波运动变为轴向运动和径向运动的合成，使得超声波被拘束在管状的边界内而形成导波。 频散是导波的特征之一，即超声波的相速度随频率不同而有所变化。频散特性是导波应用于复合材料无损检测的主要依据。由于导波脉冲由多个不同频率的谐波成分叠加而成，介质质点振动是各个波作用下振动的合成，质点振动最大振幅的传播速度（群速度）不同于各单个波的传播速度（相速度），导波能量以群速度向前传播，相速度则随频率的不同而有所改变。 导波在介质中的传播特性与介质特性有很大的关系。目前的研究已不仅仅局限于导波在各向同性弹性介质中的传播特性，还涉及到各项异性和具有黏弹性的材料。 导波相速度不仅取决于探头频率，还与管材的特性（包括材质的声学性质和规格尺寸）有关，即使是同类材料的管子，如果其壁厚和直径不同，其频散曲线也不同。这给导波技术的实际检测应用带来了
管道超声导波检测技术 发表时间：2018-08-14T11:41:10.603Z 来源：《防护工程》2018年第7期作者：张加恬[导读] 超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为国内外前沿的管道检测技术 浙江赛福特特种设备检测有限公司浙江杭州 310000 摘要：超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为国内外前沿的管道检测技术。超声导波技术作为新型的无损检测技术，因为其具有检测距离长、速度快、成本低并且可以检测到一般常规检测器无法检测的地方，例如有套管或者埋地管道等特殊管道。本文通过介绍管道超声导波检测技术的一些基础理论知识，提出这一检测技术的应用关键，对此，为以后人们能广泛应用管道超 声导波技术提出合理化的建议。 关键词：超声导波技术；管道；检测技术 在化工及其相关类工厂中大量压力管道被集中在管廊上，沿着装置或在厂区外布置。管廊上压力管道的距离长，离地距离高，而常规检测技术是单点检测，对于数量庞大的管道，其检测成本高，效率低。超声导波检测技术具有检测距离长，效率高且可以同时检测管道内外壁的优点。超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为重要的管道检测技术。 1 超声导波技术 1.1基本原理 导波原理好像平板中的板波，它发出的超声波频率比板波更低，它横穿整个管壁，并可以继续沿管壁传播上百米。当在传播过程中碰到缺陷、结构变化的地方，脉冲波会发生反射并沿管壁传播到传感器而被接收。这一特殊的工作原理决定了管道超声波可以应用于工业企业中大范围、远距离的检测中去，实现全覆盖管道壁。 1.2导波检测技术的应用范围、优缺点 应用于：管道、管状设备等。检测管道类型：无缝管、纵焊管等。优点：（1）一般常规超声波检测只能检测到管壁一个点的腐蚀情况，而管道导波检测技术可以利用一个检测点，从两个方向检测到几米甚至上百米管道腐蚀情况。（2）可以检测到常规检测技术无法检测到的地方，如埋地管道等特殊管道。（3）检测速度快、效率高、全方位覆盖，无漏检。（4）可敏感地感应到横截面检测面的金属损失，检测深度也达到管道横截面的4%。缺点：（1）超声导波不能对缺陷准确定性，定量也是不准确的，对可疑地方只能再根据其他检测方法进行进一步检测。（2）超声导波检测技术很难将单个点状缺陷和轴向条状缺陷检测出来。（3）焊接处的管道因为结构发生变化影响整个检测的长度和准确度。 2 弯管检测研究现状 导波在弯头部位容易发生频散和模态转换，并且导波能量将主要集中在弯头的背弯部位。因此导波检测弯头时，容易发现处于弯头背弯部位的缺陷，而可能漏检内弯的缺陷。在弯头生产时，弯头背弯处壁厚将小于内弯壁厚，且背弯处受到管道中介质冲刷的影响，更容易产生缺陷。因此采用超声导波检测弯头部位缺陷是可行的，但其难点在于信号分析。国内外对于弯管的研究还较少。 2.1国内研究概况 目前大多数从事导波检测的科研人员主要针对的是直管道的缺陷检测展开的研究，然而管道系统里的直管道绝大部分是 90°弯曲管道连接起来的，研究导波在弯曲管道中的传播在近年来变成一个热门的话题。学者已经对导波在弯曲处的传播特性进行了研究，并对弯管中缺陷的进行了检测，模态具有检测弯曲管道外侧区域的能力。也有学者通过改变90度弯头的曲率半径进行试验，模态在不同的曲率半径下，穿过90度弯头的能力（即透射系数）。 2.2导波检测仪器对比 超声导波的激励方式主要有压电晶片和磁致伸缩，相比于压电晶片式导波仪器，磁致伸缩激励方式易于实现非耦合状态下检测，且易于激励扭转模态导波。其中磁致伸缩导波检测是通过磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应激发和接收超声导波信号。铁磁体在外磁场作用下会引起磁畴的变化，而磁畴的变化也引起晶格的变形，从而产生振动激发应力波。反之，在磁场的作用下，铁磁体中晶格的变化会改变磁畴，从而影响外磁场的变化。磁磁致伸缩仪器的功放研制是关键点和难点。压电晶片激励超声导波的研究难点和热点在于晶片的研制。采用压电方式激励导波时难以激励纯正的扭转模态，但是很容易激励纵向模态导波，而磁致伸缩激励方式正好相反。在价格方面，压电晶片导波检测仪器比磁致伸缩导波仪器更昂贵。 3 超声导波检测方法 经过这么多年的发展，超声导波检测技术在压力管道中进行检测的技术得到了国内外很多研究机构的关注与研究。因为在实际生产作业中非常需要利用先进的检测技术对压力管道检测管道情况，所以超声导波技术逐渐浮出水面，成为管道检测的一大技术。 3.1单一模式导波检测 一般来说，激励源产生的波是处于其所在频域范围内所有的模式，是很复杂的，几乎是没办法直接利用这种信号直接进行分析的。但是如果利用一些特定的激励形式把复杂的信号转化成具有单一模式的信号，这样将大大减少工作强度。当前在国外研究领域，超声导波检测经常使用的单一模式导波是 L的模式。采用L模式的导波的优点在于：（1）在某个固定的频率带宽内，这种模式下的信号基本都是非频散的，意思就是导波的群速度和相速度都不会随着频率的变化而发生巨大变化，所以这样当导波进行传播时是相对稳定的，几乎不发生变形；（2）这种模式下的导波的传播速度是最快的，这样会使其他杂乱的、不需要利用的信号处在后面；（3）这种方法对内表面和外表面的灵敏度都很高，因此这种模式的导波不但可以检测内外表面的损伤，还可以沿径向方向进行检测。 3.2模态声发射技术 声发射技术是近五十年才发展起来的，但是因为其有很大的优势所以发展很迅速。这种技术是利用其在发生作用的时候可以快速释放能量对管带物体进行检测的，它的优势在于能够形成动态检测，而且覆盖面广。 3.3多模式导波检测
一、蠕墨铸铁的组织和性能 [组织]：组织中具有蠕虫状石墨。铸铁液经蠕化处理后可得到具有蠕虫状石墨的蠕墨铸铁，方法为浇注前向铁液中加入蠕化剂，促使石墨呈蠕虫状。 [性能]：蠕虫状石墨的形态介于片状与球状之间，所以蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，其铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。 蠕虫状石墨蠕墨铸铁的显微组织 二、蠕墨铸铁的牌号及用途 [牌号表示方法]：蠕墨铸铁的牌号是由“RuT”（“蠕铁”两字汉语拼音字首）后附最低抗拉强度值（MPa）表示。例如牌号RuT300表示最低抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。 [应用范围]：蠕墨铸铁主要用于承受热循环载荷、结构复杂、要求组织致密、强度高的铸件，如大马力柴油机的汽缸盖、汽缸套、进（排）气管、钢锭模、阀体等铸件。 六米焦炉炉门焦炉保护板 4.3米焦炉炉门
化产设备蒸氨塔热风炉球形炉篦高炉热风炉篦子 蠕墨铸铁的应用 蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途（摘自JB4403－1987） 近几年，蠕墨铸铁的应用，特别是在欧洲，得到了长足的进展。这是人们在发现蠕墨铸铁后，首次作为一种材质在国外发动机缸体等重要铸件上得到广泛使用。应用的同时又掀起了相应的进一步深入研究的高潮。欧盟也已制订出蠕墨铸铁标准草案，发给各企业，正在征求意见，并预定在一年内正式公布。美国在前年就把蠕墨铸铁的产量从球墨铸铁中分离出来统计，表明了他们对蠕墨铸铁的重视程度。 今年6月的GIFA展览会上，许多铸造企业都把蠕墨铸铁作为供货范围，并举出了相应的生产实例。例如宝马汽车公司（BMW）V8柴油发动机缸体，戴姆勒－克莱斯勒汽车公司（Daimler chrysler）12升排量的8缸发动机缸体，达夫公司（DAF）的12.6升排量、功率为390KW 的六缸发动机缸体都用蠕墨铸铁铸造。年产35万吨发动机铸件的弗里茨－维特公司（Fritz Winter），在研究开发的基础上，2003年安装了一条KW（Kuengel Wagner）静压多触头造型线，砂箱尺寸为1350×1100×400/400，用来每年生产3万吨发动机薄壁蠕墨铸铁缸体。年产400万个发动机缸体，200万个缸盖的爱森·布吕尔（Eisen Bruehl）公司在充分对比的基础上，已开始在轿车发动机缸体上使用蠕墨铸铁。德国阿乌哥斯特·坎泼公司（August
2.2超声导波检测技术 2.2.1超声导波检测技术的工作原理 超声波检测技术利用探头发射超声导波（低频扭曲波或纵波），通过管道内外壁反射波的时间差来判定壁厚和腐烛情况[30],可用于各种管道进的缺陷检测，包括对于地下埋管不开挖状态下管道的长距离检测等。导波检测技术是一种新兴的无损检测技术，现正随着它发展势头的迅猛，应用越来越广泛。 超声导波检测的工作原理：探头受到激励信号发射超声导波，导波信号包裹管道的整个圆周和整个壁厚，并沿着管道向远处传播；在传播过程中遇到缺陷时,会在缺陷处返回一定比例的反射波,利用探头传感器接收到的内外壁反射波的时间差来识别和判断缺陷，并对其定位。对于有缺陷的的管道，缺陷处的壁厚必定有所变化，利用内壁或外壁产生反射信号，被传感器接收的返回信号-反射波就会产生时间差，根据缺陷产生的附加波型进行处理可以识别的回波信号，因此可以检测出管道内外壁由腐蚀或侵蚀引起的缺陷。 2.2.2超声导波检测技术的优势 导波检测具有直接和定量化的特点,数据损失也可由相关的仪器和软件获得,因此有较高的灵敏度[30]，相对其他检测方法优势明显。 导波检测技术的主要优势: 1) 操作使用较方便,检测点只要选取得当，长距离检测的距离就大大增加； 2) 检测迅速,在管道360度安装好探头后打开导波检测仪,几分钟即可对管道的正负方向完成检测； 3) 检测能力强,对管道结构特征和缺陷特征分辨能力强[31]； 4) 能够检测某些人员无法到达的区域,如海平面以下管道、埋地管道等[31]； 5) 灵敏度高,截面损失率超过2%的缺陷都可以被检测出来[31]； 6)—次安装后,进行预处理的检测点可以保留便于以后的定期复查，如果是重要管段，可安放导波检测仪器全天候监测; 7)不容受到外界因素影响,如温度、压力和内部流动介质等[31]。 2.2.3超声导波检测技术的局限性 超声导波检测虽然相对于传统常规的检测方法有很明显的优势，但一项技术
蠕墨铸铁化学元素含量的多少 蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料出现在20世纪60年代。我国是研究蠕墨铸铁最早的国家之一。1966年山东省机械设计研究院发表了稀土高强度灰铸铁论文，标志了我国蠕墨铸铁生产技术的研制成功。国内外研究结果一致认为，稀土是制取蠕墨铸铁的主导元素。我国稀土资源富有，为发展我国蠕墨铸铁提供了极其有利的条件和物质基础 蠕墨铸铁的化学成分一般为： C%=3.4%~3.6%;Si%=2.4%~3.0%;Mn%=0.4%~0.6%;S%<0.06%;P%<0.07%。 球铁含量检测可以用南京华欣分析仪器制造有限公司HX型金属材料元素分析仪检测，可满足碳钢、高中低合金钢、不锈钢、生铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、耐磨铸铁、合金铸铁、铸钢等材料中的C、S、Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、V、Al、W、Nb、Mg、稀土总量等元素含量的检测。采用电弧燃烧炉燃烧样品，气体容量法测C，碘量法自动滴定测S；光电比色分析法测定其它元素。 主要技术参数： 1、测量范围：(该仪器可检测的元素较多，现以黑色金属中碳、硫、硅、锰、磷、镍、铬、钼、钛、铜、稀土、镁为例) C：0.020～6.000% S：0.0030～2.000% Si：0.010～6.000% Mn：0.010～18.00% P：0.0005～2.000% Ni：0.010～30.00% Cr：0.01～28.000% Mo：0.010～7.000% Ti：0.010～5.000% Cu：0.010～8.000% ΣRE：0.010～0.500% Mg：0.010～0.200% 2、测量精度：符合GB/T223.69-2008 GB/T223.68-1997 GB/T223标准 3、电子天平：称量范围0-100g 读数精度0.0001g
附件1 水浸超声探伤设备技术协议 第一节项目名称及概要 1.1项目名称：购置水浸式高频超声探伤仪 1.2项目概要： 目前，NSK、SKF及铁姆肯等高端轴承客户试样和样钢纯净度检测需求持续增加；潜在高频检测评价需求，例如：韩国日进的轮毂轴承钢等也提上检测日程。现有高频超声探伤仪已经满负荷运行，不能完全满足公司对高端客户的开发和日常钢材纯净度评价需求，计划新购置一台水浸式高频超声探伤仪。 第二节投标方的工作范围及责任 2.1 投标方工作范围：本项目为交钥匙工程。投标方负责对招标内容的设备进行设计、制作、运输（包括吊装安置到招标方安装地点）、安装（包括设备水平调校）、调试、人员培训等，交给招标方全新的、完整的系统设备。设备满足（但不限于）ASTM E588-03和SEP1927标准中功能要求，即招标方技术人员可以在上述标准基础上或独自另行开发新标准(包括检测和评估)。 2.2 投标方的责任：投标方要对设备性能、供货质量即整个项目设备的完整性、正确性、安全性、技术服务负全责。 2.2.1投标范围内如有外购设备应予以说明，必要时需经招标方认可。投标方不得因外购件制造商的问题而减免其对设计、技术、设备质量及工期所负的责任。 2.2.2 投标方负责指导、培训招标方操作。 2.2.3 投标方提供自验收合格之日起，质保期为安装验收合格后一年。负责软件终身免费升级服务；同时，提供设备故障终身24小时内到达（必要时）处理等服务。 2.2.4 提供5年免费定期维保服务（包含每年一次的机械精度测量、电气设备及元件检查服务，以及软件功能升级完善和培训、技术操作和分析能力提升培训、设备零部件元器件的更换建议和更换等服务）。 2.2.4项目工期： 2018年8月31日前完成系统安装、调试、验收。 第三节建设场地及公用设施说明 3.1招标方提供供电条件 电压：380V AC±10%；50Hz±1Hz；三相四线中心接地TN-C
先进的超声导波无损检测技术 炼油石化工业和其它工业所用的管道在长时间服役后，腐蚀是一个经常被人们关心的问题，尤其是管外（即使是加装了防腐层后管外壁）的腐蚀问题，一旦失效，将给生产和人身带来严重的损害。因此，管道安全运行，首先要适时检测其管壁强度，被腐蚀或有裂纹﹑渗漏等要有预警。 管外防腐层的剥除费用高，不但费时、费工，而且当遇有公路交叉时，管道只有进行大规模挖掘才能进行腐蚀检测。这就引出了具有世界先进水平的较理想的“超声导波技术”，现已由国内开发研究成功。对管壁的这种超声导波检测为上述问题提供了一个非常好的解决方法。在一处安装后，可以沿管道传播若干米，反射的回波便可显示管道的腐蚀或其它特征。 超声导波检测技术利用低频扭曲波或纵波可对管路、管道进行长距离检测，包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。超声导波（也称为制导波）的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似，也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。但是对于管道检测，在一般管壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率，导波通常使用的频率f＜100KHz，因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声检测相比是比较低的，但是导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小，因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。低频导波长距离超声检测法用于管道在役状态的快速检测，内外壁腐蚀可一次探测到，也能检出管子断面的平面状缺陷。 超声导波应用的主要波型包括-扭曲波（也简称为扭波）和纵波。扭曲波的特点是能够一边沿管子周向振动，一边沿管子轴向传播，声能受管道内部液体影响较小（在导波检测时，液体在管道中流动是允许的），回波信号能包含管轴方向的缺陷信息，通常能得到清晰的回波信号，信号识别较容易，在应用中需要换能器数量少，重量轻、费用省、因管内液体介质而产生的扩散效应较小，波型转换较少，检测距离较长，对轴向缺陷灵敏度高。
超声导波技术 超声导波（Ultrasonic Guided Wave）检测技术（又称长距离超声遥探法）主要用于在线管道检测，包括低碳钢、奥氏体不锈钢、二重不锈钢等材料的无缝管、纵焊管、螺旋焊管。可应用于油气管网（如天燃气管道、炼油厂火焰加热器中的垂直管路、带岩棉保温介质和漆层的架空液化气管道）及石油化工厂中的管网（如无保温层的输送CO与H合成类的淤浆管道、石油化工厂的交叉管路），码头管线、管区的连接管网，海上石油管网/导管，水下管道、电厂管网，结构管系，穿路/过堤管道、复杂或抬高管网，保温层下管道（例如带有保温层的氨水管道）、带有套管的管道，以及带有保护层的管道。超声导波检测技术能检出管道内外部腐蚀或冲蚀、环向裂纹、焊缝错边、焊接缺陷、疲劳裂纹等缺陷。最新的利用磁致伸缩换能器的超声导波检测已能应用于非铁磁性材料和非金属材料，除了管道检测还能用于棒材、钢索、电缆以及板盘件的检测。 超声导波检测的优点是能传播长距离而衰减很小，在一个位置固定脉冲回波列阵就可一次性对管壁进行长距离大范围的100%快速检测（100%覆盖管道壁厚），检测过程简单，不需要耦合剂，工作温度可达到零下40摄氏度到938摄氏度的高温范围，只需要剥离一小块防腐层以放置探头环即可进行检测，特别是对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测更具有独特的优势。 下图示出管道腐蚀的常规检测与长距离超声导波检测的方法原理示意图。常规差评声波检测是在经过表面清理的管道外面逐点扫查或抽检进行超声测厚，而超声导波检测是以探头环位置发射低频导波沿管线向远处传播，甚至在保温层下面传播，一次就能在一定范围内100%覆盖长距离的管壁进行测量，反射回波经探头被仪器接收，并以此评价管道的腐蚀状况，架设在一个探头位置的探头列阵可向两侧长距离的发射导波和接收回波信号，从而可对探头套环两侧的长距离管壁作100%的检测，从而达到更长的检测距离，目前已经能用应用于直径1.5~80英寸的管道现场检测，理想状态下可以沿管壁单方向传播最长达200米。 图1 常规超声波检测与长距离超声导波检测 超声导波检测时，若管道内存在特大面积腐蚀或严重腐蚀会造成信号衰减而影响一测检测的有效距离，如果存在多重缺陷时还会产生叠加效应；超声导波检测技术采用的是低频超声波，无法发现总横截面损失量没有超过检测灵敏度的细小裂纹、纵向缺陷、小而孤立的腐蚀坑或腐蚀穿孔；超声导波检测需要通过实验选择最佳频率，需要采用模拟管壁减薄的对比试验管；检测中通常使用法兰、焊缝回波作基准，受焊缝余高不均匀而影响评价的准确程度；超声导波的有效检测距离除了与导波的频率、模式有关外，还与例如埋地管的沥青防腐绝缘层、埋地深度、周围土壤的压紧程度及土壤特性，或管道保温层及管道本身的腐蚀情况与程度等相关；超声导波一次检测距离段不宜有过多弯头（一般不宜超过2~3个弯头，且适合曲率半径大于管道直径3倍的弯头）；对于有多种形貌特征的管段，例如在简短的区段内有多个T字头，就不可能进行可靠的检验；超声波的最小可检缺陷、检测范围随管子状态而异；超声导波监测数据的解释需要有训练有素、
4.1 蠕铁发动机缸体缸盖生产技术 汽车发展方向：提高功率、降低油耗、 减少排放、增加舒适性 发动机的比功率和比扭矩 2 比功率(kW/L) 比扭矩(Nm/L) 现在 60-65 150 下一代DI 柴油机 80 200 未来10年 100 第四节 蠕墨铸铁（Compacted Graphite Iron ，CGI Compacted Vermicular cast iron, CV 铸铁） ? 蠕铁发动机缸体缸盖 ? 蠕铁的应用
4 铸造、加工与装配水平与国外存在明显的差距。 新材料的应用落后于国外(现主要采用传统的灰铸铁或铝合 金)； (4) 研发能力低； (2) (3) (1) 大功率发动机的发展道路：消化→研仿→开发，缺少核心 技术； 国内发展大功率发动机目前存在的主要问题： 发动机传统材料：灰铸铁、铝合金——已不能胜任大功率发动机发展的要求 蠕墨铸铁(蠕铁，Compacted Graphite Iron ，CGI)具有高强度、优良的耐热性和导热性以及抗疲劳和尺寸稳定性，是唯一能同时满足技术、环保和节能要求的最先进的大功率发动机材料。 3
? 抗拉强度、屈服强度、疲劳强度低于球铁，但显著高于灰铸铁 ? 导热系数高于球铁，接近灰铸铁； ? 铸造性能接近灰铸铁； ? 具有与灰铸铁类似的减震、降噪性能； ? 切削加工性能优于球铁。 6 材质 基体 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 疲劳强度(MPa) 弹性模 量(GPa) 硬度HB 导热系数 (W/m-K) 灰铁 P 230-300 114-210 95-110 105-115 175-230 45-52 蠕铁 F 290-380 200-260 155-185 130-145 130-190 40-50 P 400-520 280-350 190-225 140-155 215-250 31-42 球铁 F 400-600 285-315 185-210 155-165 140-200 32-38 P 600-700 375-480 245-290 160-170 240-300 24-32 4.1.1 蠕铁发动机的特点 (1) 蠕铁的组织和性能特点 5
超声导波在铁轨故障检测方面的应用 ?摘要： 作者提供了他们在实际运行和测试用铁路上进行的实验结果。给出的实验结果频率稳定在40 到80kHz 这个超声导波的范围内。作者也给出了包括铁轨和一系列波长漂移的离散方程式解的理论结果。不接触气介式电磁声传感器（EMATS被作为铁路发出的声音能量的接收器。提出了应用气介式传感器来测绘铁轨辐射图像的实验结果。讨论了应用EMATs切割铁轨用以模拟铁轨故障横截面的技术。本文结尾总结了作者从他们的工作 中所得出的结论。 1、简介： 本论文旨于激发对超声导波可能在完善检测铁轨故障方面提供有效帮助的可能性的讨论。本文不在任何角度上提供或评测铁轨检测的方法，而是出于认识到世界铁路网的正常运行是基于铁轨结构的完整性。铁轨结构的完整性综合了使用年限、压力疲劳程度、制造缺陷、腐蚀等一系列因素。这些因素一直伴随着我们，也随着时间的累积变得更为显著。在某个时间点上，之前提到的平时不被注意的因素中，有些将会使部分铁轨路段成为不可预测的危险的‘定时炸弹' 。 虽然铁轨检测是常规性的进行，但不代表他们能满足铁路运营者所需的可信性和经济性。理论上我们将现如今应用的方法成为‘超声波体波'方法。这种方法的缺陷与他们有限的覆盖率、超声波稀薄化的特点等一系列因素相关。对于被覆盖遮挡的表面故障，现如今的方法将完全不起作用。而超声导波不同之处在于，它可以在铁轨中传播极远距离，可达2130 米，同时可穿透铁轨的整个体积。 在本文中，我们将讨论基于在实际运行和测试用铁路上进行的导波实验的发现。所用 设施包括了交通科技中心（TTQ、Pueblo公司、Bay Area Rapid Tran sit （BART公司测试轨道，Hayward 公司和Nittany and Bald Eagle Railroad （N and BE RR）（一段实际运行的短线铁路）。 我们希望我们的讨论可以激发更多对超声导波可能在完善检测铁轨故障方面提供有效帮助的可能性的讨论。