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3MA用于厚钢板力学性能无损测试和冷端范围扫查

行业需求

  如今,几乎所有非合金和合金钢种都可以生产厚达400 mm或以上的厚板。各种性能范围,例如屈服强度从200到1100 N/mm2以上,确保了其在桥梁、高层建筑、海上平台、造船、管线、压力容器、重型机械,等等。为了减小结构厚度以及随之而来的建筑自重,越来越需要更高强度的钢种,而可焊接性和冷韧性仍须是可接受的。

  为了生产这种钢种,应用了现代制造工艺,例如水/空气淬火和回火,加速冷却,正火和热机械轧制。客户要求在产品的长度和宽度上均一的几何尺寸和机械性能,尤其是对于这些高价值牌号。因此,对产品质量的确定和记录提出了很高的要求。

钢厂厚板生产现场照片

  在生产流程中已经直接在厚板上进行了全面的尺寸、形状和表面检查。另一方面,仍然需要从未修剪的板的边缘提取测试试样,以便确定机械性能。拉伸和韧性测试是根据规范进行的,并由高素质和认证的人员实行,无法将其集成到具有直接反馈的在线闭环控制中。一家中型厚板工厂每年仅凭拉伸试样废料一项所产生的成本就高达数万欧元。由于这些原因,钢材厚板生产商渴望用无损技术代替试样的机械破坏式测试,从而使这些测试可以从质量保证实验室转移到车间。

应用技术

  首先,德国Fraunhofer IZFP无损检测技术研究院将3MA多功能无损测试系统集成到专用手推车中,并集成了专用非接触探头系统,从而允许对在钢厂的辊式输送机线上移动的厚板上进行3MA测试,无损检测钢板硬度、抗拉强度和屈服强度。下图显示了该设备。推车上同时集成了一个擦除装置,以去除铁锈,避免产生任何干扰影响。

3MA厚板力学性能无损扫查车 3MA厚板扫查车控制台

3MA系统在钢厂的辊道输送线上的远程应用:(左图)3MA检查推车和(右图)远程控制台。

  校准是从生产过程中取出的试样上进行的。显然,如果对每种钢种和每种钢板厚度使用单独的校准功能,则可以获得更佳结果。在这种情况下,以此项目为例,RMSE对于硬度测定的范围为4 HB(布氏硬度),抗拉强度Rm为10 MPa,屈服强度Rp0.2为20 MPa。

  其次,主要目的是通过准确检测轧制后的母板中所谓的冷端,从而避免在厚板中产生虚拟废料。如下图所示。由于改变了冷却条件,在板端出现了冷端。冷端的特征是机械性能受损(抗拉强度Rm和屈服强度Rp0.2)。因此,需要去除它们以确保板在整个长度上都能满足质量要求。为此,切掉通常比冷端大得多的较大部分。由于这些安全余量,产生了伪废料,即,仍满足材料合格性要求的材料被不必要地去除和报废。为了避免这种伪报废,需要准确检测冷端的延伸段。这可以通过上海js金沙所有登入网址_js55555金沙老品牌实业js金沙所有登入网址总代理的3MA系统无损地完成。

用3MA大范围扫查厚钢板,降低钢板废料成本

通过3MA无损技术准确检测冷端的延伸范围来避免伪报废。

  在该项目中研究的板材是由于轧制织构而显示出明显的材料特性各向异性的钢种。因此,将3MA的测量信息与从超声波(US)的飞行时间(TOF)测量得出的测量参数结合起来很有用。可以证明,在高度组织化的钢种中,将超声TOF的相对差异添加到校准功能中可以减少测量误差。如下表所示。

工作曲线中的参数 抗拉强度Rm的RMSE
[MPa]
屈服强度Rp0.2的RMSE
[MPa]
布氏硬度的RMSE
[HB]
只用3MA的多参数 12 23 5
3MA和US的综合参数 10 11 4

不同类型的校准结果(带和不带超声参数)

  经过校准的3MA + US组合系统可通过准确检测可接受线的位置来确定切割前的冷端,这些接收线将厚板头部和厚板根部的OK和NOK优质材料分开。下图显示了相应的测量过程。首先,在厚板中间的参考点中测量评估测量值(此处为:抗张强度,Rm)。随后,将3MA + US系统从边缘逐步移到中间,直到测量值降至预设阈值水平以下,该阈值是参考点处的值加上指定的余量(此处:ΔRm = 15 MPa) 。之后,到达了接受线,可以将其画在厚板上。

板头和板根处冷端的3MA测量步骤

用3MA大范围扫查来无损确定厚钢板的板头和板根处冷端的测量步骤程序。

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