奥氏体不锈钢应力腐蚀微裂纹的非线性表面波检测

(大连理工大学 材料科学与工程学院，大连 116024)

在石油、核工业等领域中，奥氏体不锈钢因具有良好的性能而被广泛应用，但其长期处于应力及腐蚀的环境中，材料内部会发生位错、滑移等微观损伤，这些微观损伤会逐渐孕育形成微裂纹，当应力或腐蚀达到一定程度时，微裂纹将进一步扩展形成宏观裂纹，显著降低设备的力学性能，严重时还会导致金属材料的突发性脆断。通常，微裂纹孕育阶段占据结构由正常使用到失效破坏的总寿命的90%[1-2]。因此，及时检测出结构中的微裂纹等损伤显得尤为重要。

随着无损检测技术的发展，非线性超声检测凭借其灵敏度高、对微裂纹敏感等优点得到了广泛的应用。非线性超声检测是利用超声波在材料中传播时，其与介质或微观缺陷相互作用而产生的非线性响应信号对早期损伤进行评价，以反映材料应力-应变的非线性[3]。非线性超声检测现在已被用于金属构件的疲劳微裂纹检测、金属基结构界面黏接强度评价、力学性能退化评估[4]等领域中。ZEITVOGEL等[5]研究使用非线性瑞利波来表征碳钢中的应力腐蚀开裂(SCC)损伤，试验发现，在SCC的早期阶段，所测量的声学非线性有所增加，表明了使用非线性超声检测碳钢中的SCC损伤具有可行性。

数值模拟技术的发展拓宽了非线性超声检测的研究思路。梁泽龙[6]基于ABAQUS软件，提出了一种建立应力场与声场联系的分析方法，实现了受载条件下的混凝土超声传播模拟。……