过程装备实验指导书(修改)

1、过程装备实验指导书过程装备实验指导书陕西科技大学机电工程学院陕西科技大学机电工程学院2009 年年 6 月月2目目 录录实验一实验一 YSP-15 型民用液化石油气钢瓶应力测量实验型民用液化石油气钢瓶应力测量实验.3实验二实验二 外压容器失稳实验外压容器失稳实验.10实验三实验三 离心泵性能实验离心泵性能实验.16实验四实验四 风机性能实验风机性能实验.21实验五实验五 磁粉、超声、渗透探伤实验磁粉、超声、渗透探伤实验.27实验六实验六 过程装备制造综合实验过程装备制造综合实验.36 3实验一实验一 YSP-15 型民用液化石油气钢瓶应力测量实验型民用液化石油气钢瓶应力测量实验一、实验目的一、

2、实验目的:了解钢瓶制造质量及应力分布情况并与理论计算值进行比较。 二、实验理论依据二、实验理论依据:圆筒处采用无力矩理论,而椭圆封头圆弧与直线过渡部分采用有力矩理论进行分析及计算。三、实验仪器及设备三、实验仪器及设备：实验用YSP-15型民用液化石油气钢瓶 l个手动试压泵 1台JDY-型静态电阻应变仪 2台四、实验原理四、实验原理: :1、应力应变测量特点:压力容器可分为厚壁容器和薄壁容器。按照工艺要求设计制造的压力容器,其筒壁或封头上安装或焊有各种接管、支座、人孔、吊环等等。这些零部件的存在,使得某些部位的应力分布变得相当复杂。为确保结构的安全运行,就必须对这些部位进行必要的应力分析。除了一

3、些很简单的结构可以进行理论分析外,目前用于对压力容器进行应力分析的主要手段有:实验应力分析方法及有限元计算方法。实验应力分析的方法较多,但目前应用广泛的有两种:光弹性方法和电阻应变法。其中又以电阻应变法应用得最为广泛。它不仅可用于模型的应力测量,还可用于实际结构的应力测量,以及常温、高温及低温下的应力测量,另外还用于动态应力及高压液下的应力测量。电阻应变法精度高、数据处理简单,但只能测量结构或模型表面的应力,而且用于电阻应变片有一定的栅长,只能测量栅长范围内的平均应变。2、电阻应变法测量的基本原理及方法:电阻应变法是用电阻应变片测定零部件或结构指定部位的表面应变,再根据应力应变关系式,确定构件

4、表面应力状态的一种实验应力分析方法。其基本原理是:将电阻应变片(简称应变片)固定在被测构件上,当构件变形时,应变片的电阻值发生相应的变化。通过电阻应变仪,可将应变片中的阻值变化测量出来并以正比于应变值的模拟电信号输出,最后就可用记录仪记录。电阻应变法测量可以用关系式表示为1ggRFR式中应变仪测得的应变值；4/R应变片阻值随构件变形而发生的相对变化；gRF比例系数,常称之为应变片因子。在实际应用中，F和R的值是由应变片制造商提供的，使用者要根据被测的输入量情况确定。对于使用电阻型应变片来说，这是一个基本步骤。典gR型的应变片常数是F=2.0, 120。在本实验中应变仪能够检测到1微应变的gR变

5、化，应变片因子为2.08，因此需要设定应变仪的校正值为10000/2.084807。 如果测量时主方向可以断定,得到21211E12221E由此可得，一个双向应力状态,当主方向已知时,只要用两个工作片,沿两个主方向粘贴,测得两向主应变1、2后,就能算出双向主应力。3、电阻应变法测量时应注意的问题:压力容器用电阻应变法进行引力分析除与一般材料力学实验引力分析具有某些相似之处外,还有一些明显的特点。一是所需测量的点通常很多;其次是往往需要反复多次加、卸载；最后,进行实际结构的应力分析时,需要在现场进行。因此,就必须有效地处理温度漂移、长导线修正及多点测量的问题。a、温度影响变化时,应变片的本身电阻

6、值会发生变化。另外,温度变化也会造成结构材料的膨胀或收缩。当应变片阻丝材料的线膨胀系数与构件材料不同时,阻丝就会受到附加的变形,从而造成电阻值的变化。在常温应变测量中,常利用电桥原理,采用温度补偿块法消除温度变化的影响。所谓温度补偿块法是将一个与测量应变仪相同(型号、电阻值和灵敏系数均相同)的应变仪,粘贴在与测点材料相同的小块上,实验时将该小块放在测点附近,使其温度与现测点温度相同。把粘贴在小块(以后称为补偿块)上的应变仪(以为补偿应变仪)接在电桥的BC臂上,见下图。5设电桥处于平衡状态,即1324R R = R R当环境温度变化时,由于粘贴在测点的应变片(以后称为工作应变片)和补偿应变片的条

7、件相同,它们因温度变化所产生的变化完全相同,如测点没有应变时,注意到补偿应变片的电阻和工作应变片的电阻相同,容易看出电桥四桥臂的电阻值仍满足平衡条件422311RRRRRR即温度变化不会破坏电桥的平衡状态。当测点有应变时,补偿块没有应变,电桥不平衡只是由于测点应变所引起。这就消除温度变化对应变测量的影响。b、多点测量应注意的问题在压力容器应力测量中经常遇到大量测点的情况。为了有效地利用仪器设备,多点测量往往是通过预调平衡箱来完成。对常用的半桥单片补偿的情况平衡箱切换开关的接触电阻串入桥臂电阻。当接触不稳定时将带来虚应变及零点漂移。另外工作片轮流接入桥路而补偿片却长期通电,由此引起温升不同,温度

8、补偿效果较差。因此当测点是转换后,应等待一段时间,待检流计指针稳定后再读数。对于导热性较差的构件,应增加补偿片的数目,使得转换工作片的同时亦转换补偿片从而使补偿片亦有机会轮换以利散热。五、实验方案五、实验方案由于主应力方向均为己知(经向和环向),所以每个测点都按经向与环向各贴一片应变片。由于钢瓶封头与瓶嘴连接处及封头圆弧与直边过渡部分均分别存在开孔及边缘问题,应力梯度较大,为了能实际地反映局部应力的情况,在此两部位应变片布置较密。圆筒直径部分应力分布均匀,所以布片较稀。全瓶共布置9个测点18张片。具体位置见图l-2。采用单片温度补偿片。应变仪采用JDY-型静态电阻应变仪四台进行多点测量。实验中

9、应用的压力表量程为02.5MPa,由于一般仪表的设计原则是保证仪表在量程的3070内的准确性，为了保证在实验中读数的准确性，我们在0.751.75MPa的范围内进行读数。为了保证实图 1-1 桥式电路6验安全，最大压力限制在1.6MPa以下。六、实验过程六、实验过程排尽钢瓶内气体后,在零表压下调整个个测点的零点（如果记录了零表压下的初始应变值，也可不用调零，应用相对应变来计算） ，然后用三级压力按下列顺序加压和卸压,测量各点应变值,反复进行三次,取平均值。加压:0.8,1.0,1.2pMPa卸压:1.2,1.0,0.8pMPa七、结果分析七、结果分析为了便于实验数据与理论计算值进行比较,在由各

10、组测量应变数据计算出相应的应力后,用各级对应压力下的圆筒无力矩理论计算的环向应力进行无量纲化。即采用下式计算各点的应力增强系数。轴向： 241ijijijiEtKp D环向： 221ijijijiEtKp D式中i=1,2,3。对应于3级不同的压力；j=1,2,3,4,5,6,7,8,9,对应于9个不同的测点。通过应力增强系数，可以比较实测值和理论值之间差异的大小。八、讨论八、讨论(1)将实测值与理论解相比,思考此钢瓶设计是否合理?为什么?(2)封头圆弧与直线过渡部分壁厚如何变化?是否需要采取措施?钢瓶嘴附近是否需要采取补强措施?(3)理论上根据环向应力公式和轴向应力公式，环向和纵向的应力比为

11、2：1，思考：这能不能说明环向和轴向的应变的大小比值也为2：1？应该是多少？(4)思考如何测量汽水饮料罐（比如铝制罐装的可口可乐）中的内部压力。7(5)思考本实验中有那些因素会引起测量结果的不准确。九、钢瓶参数九、钢瓶参数如下图所示：实际壁厚可以通过超声波测厚仪得到。壁厚为 mm。椭圆封头形状系数K=0.8（相当于椭圆封头长短轴比a/b=1.67） 。材料为20号钢板。 图1-2 钢瓶简图 图1-3 布片位置及应力分布图89实验数据记录表（环向应变ij）实验时间: 年 月 日 时 实验人员: 012300.8MPa1.0MPa1.2MPa升压卸压升压应力卸压应力升压应力卸压应力升压应力卸压应力

12、123456789压力应变测点10实验数据记录表（轴向应变ij）实验时间: 年 月 日 时实验人员: 012300.8MPa1.0MPa1.2MPa升压卸压升压应力卸压应力升压应力卸压应力升压应力卸压应力123456789压力应变测点11实验二实验二 外压容器失稳实验外压容器失稳实验一、实验目的一、实验目的 1、观察圆筒形试件在外压作用下的失稳过程和失稳破坏后的形态。2、计算圆筒形试件在失稳破坏时的临界压力，并与试件失稳破坏压力的实测值比较。3、讨论影响临界压力、波形数的因素。二、基本原理二、基本原理在外压作用下的薄壁容器，器壁内的应力还未达到材料的屈服极限时，容器会突然产生压扁或褶皱现象而丧

13、失容器原有形状，此即失稳。使容器丧失稳定性的外压力称为该容器的临界压力 Pcr。圆筒形容器失去稳定性后的形状呈多边形，其波形数 n 可能是 2、3、4。容器承受临界值的外压作用而丧失稳定性，并不是由于壳体的不圆度或材料不均匀等所致，即使壳体的几何形状很规整，材料很均匀，当外压力达到一定数值时，也会产生失稳现象。当然，壳体不园，材料不均匀能使其失稳的临界压力值降低。外压薄壁容器失稳的临界压力 Pcr的大小取决于容器长度与直径之比（L/D）和容器壁厚与直径之比（S/D） 。圆筒形容器按失稳后的破坏情况可分为三类；长圆筒失稳后的波形数为 2，Pcr仅与 S/D 有关，而与 L/D 无关；短圆筒失稳后

14、的波形数2 的正整数，Pcr仅与 S/D 及 L/D 都有关；刚性圆筒此圆筒的破坏系由于器壁内的应力超过材料的屈服极限所致。12各圆筒形容器失稳临界压力的计算公式见下表。圆筒形式Pcr计算公式波形数使用条件勃莱斯公式202)(12DSEpcr长圆筒邵斯威尔公式200)(12SDEDSPtstscrN=2%5 . 020eSPtscrtscrDcr或短圆筒米赛斯公式2223022220112111211RnLnnRSERnLnRESpcr近似公式02059. 2SDLDESpcr4206. 7DLSDnS取整数刚性圆筒不存在稳定问题，强度校核 压cSPD213上表中各符号含义见下表序号符号代号符

15、号含义1Pcr临界压力，MPa2S0圆筒计算壁厚，mm3D圆筒中面直径，mm4E弹性模量，MPa5泊松比6R圆筒中面半径，mm7L圆筒长度，mm8焊缝系数，在计算压应力时，可取 19P操作外压力，MPa10cr临界应力，MPa11ts材料在操作温度下的屈服极限，MPa12e椭圆度13n波形数14压材料许用压力，可取，ts25. 0压MPa15压应力，MPa16t圆筒壁厚，mm17c壁厚附加量，mm三、实验装置及试件三、实验装置及试件14 1、实验装置 本实验使用的装置见下图。图 1 外压容器实验简图1、空气压缩机 2、进气阀 3、放气阀 4、压力表 5、试件 6、实验钢筒 7、支撑座8、压片

16、9、上法兰 10、连接螺钉 11、紧固螺栓 13、橡胶垫 图 2 外压容器实验简图1、真空泵 2、抽气阀 3、放气阀 4、真空表 5、支撑杆 6、实验支座 7、支撑座158、试件 9、连接螺钉 10 紧固螺栓 实验装置的主体由钢圆筒和平顶盖组成，实验时可将试件装在试件支撑座上，并用橡胶板把试件内外腔分开，试件支撑座的中心开有内孔与大气相通。实验时将钢圆筒与压力源相接，钢圆筒内的压力就会逐渐升高，试件就处于外压载荷的状态，当压力升到某一值时，试件就会突然发生失稳破坏。2、试件:饮料筒坯材质：镀锡薄铁皮。公称尺寸：直径 65.5 毫米，长度 80 毫米，壁厚0.26 毫米。材质：镀锡薄铁皮。公称尺

17、寸：直径 53 毫米，长度 120 毫米，壁厚0.28 毫米。材质：镀锡薄铝皮。公称尺寸：直径 66 毫米，长度 103 毫米，壁厚0.23 毫米。四、实验步骤四、实验步骤1、在试件的底部写上编号。2、测量并记录试件的外径和长度；测量时注意防止试件变形。3、从实验筒上取下支撑座，并安装试件，注意密封圈必须放好。4、把试件装入实验筒，旋紧螺栓，各螺栓受力要均匀。5、关闭实验筒的放气阀，开启进气阀。6、启动压缩机开始实验。实验时进气阀开启要慢，使实验筒的压力慢慢上升，以免读不准试件的失稳压力。边升压边注意压力表的指示值，当观察到试件失稳时即停止升压并读出压力表的指示值，此即试件的实测失稳压力并记录

18、。167、关闭实验筒的进气阀，开启放气阀。8、按安装相反步骤取下试件，观察并记录试件失稳后的波形数。9、关闭压缩机。五、实验报告五、实验报告1、实验数据记录表。2、计算试件的临界压力及波形数，并与实测值比较。3、分析讨论实验结果。17实验三实验三 离心泵性能实验离心泵性能实验一、一、实验内容：实验内容：1、 测定离心泵扬程流量关系，并绘制曲线。2、 掌握离心泵串、并联工作特性。3、 掌握泵汽蚀余量及其测定方法。二、二、实验装置：实验装置：离心泵综合实验台（LBZ-12）结构如下图 1 所示。三、三、实验台使用说明：实验台使用说明：1、实验前准备：1）对实验装置做必要的检查。2）打开阀 17、2

19、2、19，水箱注满水，计量水箱添少量水。3）打开阀 4，对泵 I“灌泵” ，泵 II 无进水阀，自然“灌泵” 。4）实验时，每测一组数据，关闭泵，调节泵的流量，不要让泵连续不停的工作，以免泵因为发热而出现抱轴事故。16151泵 I、2泵 II、3U 型管、4上水阀（泵 I） 、5水箱、6计量水箱、7流量计、8真空表、9真空表、10串联阀、11出水阀（泵 I） 、12. 13压力表、14出水阀（泵 II） 、15测矩力臂、16平衡重量、17回水阀、18计量水箱支架、19排气阀、20放水阀、21实验台支架、22放水阀、图 1 离心泵综合实验台结构129138泵 III泵 IIII761411104

20、121531722191852021182、泵 I 运转：1）关闭阀 11、10、14，点动泵 I 启动按钮，确认泵无卡阻现象。2）按下泵 I 的启动按钮，然后缓慢打开阀 11，观察水量、表 12、9 指示变化。3、泵 II 运转：（与上步骤类似，必须关闭阀 4、10、11、14，启动缓慢打开阀 14）4、两泵并联：1）关闭阀 10，打开阀 4 对泵 I 进行“灌泵” 。2）关闭阀 11、14，启动泵 I、泵 II。3）缓慢同步打开阀 11、14。5、两泵串联：1）关闭阀 4、14、11、10 。2）启动泵 II，缓慢打开阀 10。3）启动泵 I，缓慢打开阀 11。6、汽蚀操作：1）关闭阀 4

21、、10、11、14 启动泵 II。2）缓慢打开阀 14，分别选择三个流量，记录工况。关闭阀门 17、19、22 等待比较长的时间，观察汽蚀现象出现。3）记录出现汽蚀时真空表的压力，再等待一段时间，观察真空表读数有何变化，直到泵出现震动为止。四、四、实验步骤：实验步骤：1、泵特性曲线 H-qv 测量及数据记录A. 泵 I 测定进口流量调节时泵的性能： 1）启动泵 I，阀门 11 全开，利用阀门 4 的开度调节流量。2）从阀门 4 关闭状态到完全打开分为 6 个工况，逐一做起。3）关闭阀门 17、22，由流入计量水箱的水量和时间，计算流量（L/s） 。4）记录每个工况下的表 12、9 读数 P12

22、、P9 （Pa） 。B.泵 II 测定出口流量调节时泵的性能：1）关闭泵 I，关闭阀门 4、10、11。2）启动泵 II，利用阀门 14 的开度调节流量。3）从阀门 14 关闭状态到完全打开分为 6 个工况，逐一做起。4）关闭阀门 17、22，由流入计量水箱的水量和时间，计算流量（L/s） 。5）记录每个工况下的表 13、8 读数 P13、P8 （Pa） 。2、泵的并联特性191）关闭阀 10，打开阀 4 对泵 I 进行“灌泵” 。2）关闭阀 10、11、14，打开阀 17、22，启动泵 I、泵 II。3）缓慢开启开阀 11、14，记录此时表 12、9、13、8 的读数（Pa）和流量（L/s）

23、 。 3、泵串联特性1）关闭阀 4、14、11、10，打开阀门 17、22 。2）启动泵 II，打开阀 10，启动泵 I，开启阀 10、阀 11 。3）记录此时表 12、9、13、8 的读数（Pa）和流量（L/s） 。观察及计算：H串 = HI + HII 。4、汽蚀余量（NPSHr）实验1）关闭阀 4、10、11、17、19、22，启动泵 II。2）通过阀 14 调节流量，试验 3 种工况。3）每种工况下，待比较长的时间，观察汽蚀现象出现（表 13 指针剧烈振动）。4）记录此时表 13、8 的读数 P12r、P8r（Pa） 。汽蚀余量 NPSHr ：在临界汽蚀条件下， （m） ，而 0gcg

24、PPNPSHNPSHVaar2282004Dqcvr简化得： 。VarPPNPSH式中，Pa环境大气压；Pv环境温度下水的饱和蒸汽压；c0、D0泵 II 进口流体速度、管道直径。五、五、实验数据记录：实验数据记录：水银密度 = _ Kg/m3 水密度 = _ Kg/m3 、孔板尺寸 D = _ mm、d= _ mm 。单泵特性曲线 H-qv 测量及数据记录A. 泵 I 测定进口流量调节泵的性能：泵进口阀门尺寸_ in(英寸) 泵出口阀门尺寸_ in(英寸)20参数进口阀开圈数12468全开出口 P12i (Pa)压力进口 P9i (Pa)扬程Hi（m）体积（L）时间（s）计量流量Q1（L/s）

25、P（mmHg）压差P（Pa）理论流量 Q孔板流量计流量流量系数（C0）B.泵 II 测定出口流量调节时泵的性能： 泵出口阀门尺寸_ in(英寸) 进口管道尺寸_ in(英寸)参数出口阀开圈数12345全开出口 P13i (Pa)压力进口 P8i (Pa)扬程Hi（m）体积（L）时间（s）计量流量Q1（L/s）P（mmHg）压差P（Pa）理论流量 Q孔板流量计流量流量系数（C0）21泵串、并联数据记录： A. 并联项目P12 (Pa)P9 (Pa)P13 (Pa)P8 (Pa)体积（L）时间（s）流量 Q12345B. 串联项目P12 (Pa)P9 (Pa)扬程1(m)P13 (Pa)P8 (P

26、a)扬程2(m)总扬程(m)体积（L）时间（s）流量Q12345汽蚀实验数据记录：1234平均压力P13i（Pa）压力P8i（Pa）汽蚀余量NPSHr（m）六、六、数据分析数据分析1. 以流量为横坐标、扬程为纵坐标，分别绘制泵 I 进口流量调节、泵 II 出口流量调节的流量扬程曲线。2. 分析串联工作时各阀门对总流量、总扬程的影响。223. 分析并联工作时各阀门对总流量、总扬程的影响。 实验四实验四 风机性能实验风机性能实验一、一、 实验目的：实验目的：1、熟悉风机性能测定装置的结构与基本原理。2、掌握利用实验装置测定风机特性的实验方法。3、通过实验得出被测风机的气动性能。4、通过实验验证进口

27、节流调节、变频调节流量的原理和实践。二、二、 实验装置：实验装置：根据国家通风机空气动力性能实验方法标准，本实验装置采用进气实验方法。装置主要分三部分（见图 1） 。 实验风管主要由测试管路，节流网、整流栅等组成。空气流过风管时，利用集流器和风管测出空气流量和进入风机的静压 Pest1，整流栅主要是使流入风机的气流均匀。节流网起节流调节作用，在节流网位置上均匀的加一些小纸片可以改变进入风机的空气流量，从而调节出口流量，这就是进口节流调节。调图 1 实验装置示意图1. 集流器 2.节流网 3.整流栅 4.风管 5.被测风机 6.电动机 7.测力矩力臂8.测压管 9.测压管 10.变频器 11.数

28、显风速测量仪23节变频器频率，改变风机转速调节流量，这就是变频流量调节。实验时关心的是出口空气流量，通过实验要测得进口面积和流量的关系、频率和流量的关系。用变频器测量电机电流和电压，就可以得出功率。 三、三、 实验步骤：实验步骤：1、将压力计（倾斜管压力计）通过联通管与试验风管的侧压力孔相连接，在连接前检查测压管路有无漏气现象，应保证无漏气。记录下实验相关参数：节流纸片面积、风机进口面积、风机出口面积，当地大气压、室温。2、 先进行进口节流调节实验，启动变频器，将频率调整至 50HZ。3、 待风机转速达到稳定后，记录进口静压，同时用测速管测取出口中心风速。4、 在节流网上逐个加入节流纸片，每次

29、 2 个，重复步骤 3，直至加满纸片。5、 停止变频器输出，取出各个纸片，进行变频流量调节实验。6、 将变频器输出频率调整为 5HZ，待风机转速大到稳定后，记录进口静压，同时用测速管测取出口中心风速。7、 依次增加变频器输出频率，每次增加 5HZ，直至增加至 50HZ，待风机转速大到稳定后，记录进口静压，同时用测速管测取出口中心风速。四、四、 实验数据记录实验数据记录 风机性能测定实验记录表被测风机型号： 额定流量： m3/h，折合 m3/s 额定出口全压： Pa 额定转速 rpm 额定功率 KW 变频器型号： 、 变频器额定功率： KW 风机尺寸：进口直径 D1= mm、 出口面积 A2=a

30、b= mm2、 纸片面积：ab= mm2 大气压力 ： KPa、室温： 。24（一）进口节流调节（工频 50HZ）1.按照进口速度公式计算/2 PV进口面积 S进口差压P进口风速V进口流量Q1出口功率P1变频器输出输出电功率风机效率纸片个数（mm2）Pam/sm3/sW电压（V）电流（A）W02468101214161820222426283025参考 GB/T12362000 通风机 D 型风管进出气实验（B 型）计算相关参数。2.按照出口风速管测速计算进口面积 S出口差压P出口风速V出口流量Q1出口功率P1变频器输出输出电功率风机效率纸片个数（mm2）Pam/sm3/sW电压（V）电流（A

31、）W02468101214161820222426262830（二）变频流量调节变频后三相有功功率计算公式IUP31.按照进口速度公式计算/2 PV进口差压P进口风速V进口流量Q1出口功率P1变频器输出输出电功率 P2风机效率输出频率HZPam/sm3/sW电压（V）电流（A）W5101520253035404550272.按照出口风速管测速计算：出口差压P出口风速V出口流量Q1出口功率P1变频器输出输出电功率 P2风机效率输出频率HZPam/sm3/sW电压（V）电流（A）W5101520253035404550五、五、数据分析数据分析1. 单号组以进口差压测流速计算，绘制出进口节流调节的功

32、率流量、效率流量、进口面积流量曲线。282. 双号组以出口测速管测流速计算，绘制出进口节流调节的功率流量、效率流量、进口面积流量曲线。3. 单号组以进口差压测流速计算，绘制出变频流量调节的功率流量、效率流量、频率流量曲线。4. 双号组以出口测速管测流速计算，绘制出变频流量调节的功率流量、效率流量、频率流量曲线。5. 比较进口节流调节和变频调节的效率高低、流量调节范围有什么不同。 实验五实验五 磁粉、超声、渗透探伤实验磁粉、超声、渗透探伤实验过程装备超声波检测实验过程装备超声波检测实验一实验目的一实验目的1.熟悉 CTS-26 型超声波探伤仪的操作方法；2.了解 CTS-26 型超声波探伤仪的技

33、术性能指标；3.绘制距离一波幅曲线。二、实验内容二、实验内容1.使用标准试块测定 CTS-26 型超声波探伤仪的水平技术性能；2.测定校核斜探头的入射点及折射角3.使用标准试块测定并绘制距离一波幅曲线；三、主要仪器、设备、试块三、主要仪器、设备、试块CTS-26 型超声波探伤仪；探头：直探头 2.5P20D；斜探头 2.5Pl313K0.8K3D。超声波探伤试块：CSK1A、CSK-3A 一 1、CTKB1、TSK 一 1A。耦合剂：机油。工具：卡尺、钢板尺、方格纸，锤子等。四、实验步骤四、实验步骤1、熟悉超声波探伤仪的工作原理及主要旋钮的功能和调节方法；2、超声波探伤仪线性误差测定；3、测定

34、校核斜探头的入射点及折射角；4、测定并绘制距离一波幅曲线；29五、实验方法：五、实验方法：1、水平线性误差的测定、水平线性误差的测定l)调节仪器水平零点,使用单探头工作:可用 14(或 20的直探头并选用工作频率为 2.5MHz。此时应将探头电缆接于发的插座而探头开关拨到单的位置。开动电源之后,将探头放在试块 F(CSK-1A的位置,调节水平和深度(粗调、微调旋钮,使底波位于 10 格(代表 100mm 。对于其它旋钮如增益、衰减和抑制等可作适当调节,务求清晰无杂波为原则。 2)再将探头放于试块 A(CSK 一 1A)的位置,抑制置于O。深度粗调置被测深度的那一档级。调整扫描量程、水平位移，使

35、荧光屏上只出现第四个回波(B1B2B3B4)如图所示使。B1B4分另别对应于时间轴上的刻线 2.5 格和 l 0 格(25mm、100mm)如图找出最大偏差为 amax。时间轴全刻度为 b (l00mm),则水平线性误差为L=(|amax|/0.75b)100%2、距离、距离(深度深度)一波幅一波幅(dB)曲线的测定曲线的测定1)斜探头入射点和折射角的校验：将斜探头置于 CSK-1A 试块 B 的位置,探测 R50 圆弧并在试块一侧移动探头,找出其最大的反射波。2)调节始波零位和扫描量程：将探头置于 CSKA 试块的探测面上，如图30所示，探测 150mm 底面回波，同时调节脉冲位移旋钮使始波

36、处于零位，调节扫描微调，使底波回波处于显示屏右侧；3）测定距离(深度)一波幅(dB)曲线：将探头置于 CSKA 试块的探测面上，如图所示，分别测定深度为10，20，30，140mm 的各孔的反射波，并使不同深度孔的回波高度皆为满屏的 50，记录各孔对应的衰减器读数（dB） ，填表如下：距离距离(深度深度 mm)一波幅一波幅(dB)实验数据实验数据深度1020304050607080波幅3、探伤准备及应用、探伤准备及应用1）试件表面：被探伤的工件表面不允许有锈蚀，斑点，氧化层，油漆和焊接飞物存在。表面平滑，探伤准确度高,再现性也好。2）耦合剂：保证探头与工件有良好的声耦合， 使超声能量全部射入工

37、件。一般的耦合剂是：机油、柴油、变压器油等。有时也用水、浆糊等。3）确定探伤方法：4）选择工作频率工作频率的选择是由被探测的材料性质决定的。对铸铁,未锻铸件等,可选用较低频率，如 l.25KHz；对晶粒度细的材料，如锻钢则用 2.5 KHz；31工作频率高，则探伤灵敏度好，方向性好，分辨能力也强，盲区较小，有利于探伤；但频率较高，不易穿透晶粒度较粗的工件；工作频率低,则探头灵敏度也较低,但对晶粒度较粗的工件，穿透能力强。一般常用的工频率为 2.5 KHz。5）探头使用本仪器配备的探头。附录：(一)部分术语注释1.水平线性一一电子束扫描电压(或距与时间正比关系的程度,其线性误差不大于 2%。2.

38、衰减器一一指定量地改变电压的装置,用 db 表示。3.增益一一指接收放大器的电压放大率,用 db 表示。4.抑制一控制在一定幅度下的反射波或杂波的机能。5.灵敏度一一在规定深度的条件下所能检出的最小缺陷,通常用所规定的人工缺陷孔径表示。 (二)主要旋钮的功能和调节方法1、接通电源开启面板上的电源开关时，电压指示器的指针稳定地指示在红区中段，表示电压正常。这时可听到仪器内部有约 2KHz 的微弱声音，说明仪器的主流变换器工作正常。约一分钟后荧光屏上会出现扫描基线。如电压指示器指针在黑区，表示电压过低，应予检查。2、 聚焦通常要调节面板上的聚焦旋钮，使扫描线聚焦至最清晰为止。3、 工作方式和发射强

39、度当工作方式开关置4时，仪器为双探头一收一发即双的工作状态，插座表示发,插座表示收。开关置1、2和3时为单的工作状态，即单探头发射、接收。此时插座发、收由内部连通。发射强度：1为固定的中等发射强度档，此时仪器具有较高的探伤灵敏度和分辨力；通常在配用 SHN-D 系列探头，对一般工件进行探伤时应用此档。2为固定的高发射强度档，此时仪器具有较高的探伤灵敏度,但分辨力较差；适于配用高阻抗探头等。3档的发射强度是可变的，并通过发射强度旋钮调节，主要适于配用SHNZ 系列探头及部分进口的窄脉冲探头，使获得较高的分辨能力.4、 扫描量程和扫描微调本仪器扫描范围的调节，包括扫描量程开关及扫描微调旋钮。扫描量

40、程作为粗调，分 5、10、50、250、1000mm(钢纵波)五个档级。32当扫描微调置0时,荧光屏显示的扫描范围略小于扫描范围大于扫描量程下一档级的标称值。本仪器显示的钢纵波扫描范围为 55000 mm。5、 脉冲移位脉冲移位旋钮，可把始波或回波移到屏幕上任意位置或屏幕左右两边以外，不会改变回波之间的相对位置和幅度。在校准扫描范围或检查水平线性时，可先定好扫描量程档级，然后反复调节扫描微调和脉冲移位旋钮，即可使选定回波的前沿与屏幕上的任一水平刻度相重合6、扫描范围的校准和脉冲移位的应用探伤前,为了方便缺陷定位,必须进行扫描范围的校准。校准方法是,一般是先根据被测工件厚度,缺陷距离等,先选好扫

41、描量程档,然后反复调节扫描微调和脉冲移位旋钮,使选定的回波处于适当的水平刻度上。7、衰减器和增益的使用 “衰减器”和“增益”单位 dB衰减器的调节包括粗调、细调、微调三部分。衰减量为 9Odb,通过步调各衰减器旋钮,可使回波幅度以 db 为单位变化。因此可用：一是调节仪器的探伤灵敏度,调节衰减器使标准试块人工伤回波幅度达满格 80%,以此为标准判断缺陷波(利用波幅)。二是测量回波相对幅度的大小,以确定缺陷当量(与人工伤波幅可变时的 db 比较)。而增益是衰减器的辅助机构,可对回波高度平滑调节,控制量 8db。8、记忆功能记忆功能仅限于对报警阀值内的回波有效,报警开关置“0”,则任何回波都不会改

42、变原有记忆内容,即不产生记忆。使用记忆功能时,频段选择也在“频段 2”或“频段 3”,检波方式在“双向,扫描量程在10mm1mm档。记忆功能在记忆时,记忆最大回波的 X 值和 Y 值,并模拟显示出来。利用衰减器和脉冲位移可调节模拟回波波幅和水平位置。3334磁粉探伤实验磁粉探伤实验一一 实验目的实验目的1.熟悉磁粉探伤的基本操作方法；2.了解磁粉探伤工艺；3.判断磁粉的迹象与分析缺陷的性质；二二 实验内容：实验内容：用磁轭法探测试件表面人工缺陷,判断缺陷性质并绘制磁粉迹象简图。三三 实验设备实验设备:BT-810PA 型磁粉探伤仪、磁粉或悬浮液、放大镜、试块等试板：低碳钢板 30016010

43、一 5 件(各种不同的表面缺陷)。四四 实验原理实验原理1、原理:工件磁化后，无缺陷部位的磁力线是均匀分布的；若工件某些部位有缺陷，由于缺陷本身的磁阻很大，阻碍磁力线通过，于是磁力线只得绕过缺陷而弯曲。当缺陷位于工件表面或近表面时，磁力线不仅在工件内三部弯曲而且有一部分磁力线绕过缺陷被排挤出工作表面形成漏磁场，此时工件表面撒上磁导率很高的铁粉或浇上铁粉悬浮液，则这一部分铁粉被漏磁场吸住而显示缺陷。2、磁粉探伤的磁化方法l)通电法：是将被检件夹于探伤机两极之间，电流通过被检件形成周向磁化。适用于中小型件的探伤。2穿棒法：棒形导体本身夹于探伤机两极之间，电流导体中通过，形成周向磁化，适用于管件检查

44、。3)触头发：使用两触头接触被检件的两极限点，电流通过触头在需检区流过，在其周围产生磁场。适用于焊件的局部检查。4)磁轭法：是采用型电磁铁或永久磁铁，将被检件表面在两磁极间的区域内磁化，被检区为磁铁的一个轭，可以检查垂直于磁力线的缺陷。该法适于局部磁化，常用于对接或角接焊缝的检查。3、磁化电流：有交流电流，直流电流等四种形式。1)交流电流 限于探测表面缺陷，且只能采用连续探伤法(通电同时进行探伤)2)直流电流 可探测表面或近表面的缺陷，并可使用连续探伤法和剩磁探伤法(通电停止后进行探伤)。五五 实验步骤实验步骤351、用煤油或汽油清洗试件,如有锈斑则用砂纸擦除。2、将探头与被测工作面接触好,在

45、被测工作面上喷洒上磁粉或磁悬液。3、按下探头上的微动开关,这时工件呈磁化状态。4、检查试件表面的磁粉迹象,用简图表示,并判断缺陷性质。六六 实验结果实验结果1、记录：试件材料、形状、状态和磁化参数；2、分析磁化迹象，判断缺陷性质并用简图表示；3、讨论和建议。36滲透探伤实验滲透探伤实验一、一、实验实验目的目的1.熟悉着色探伤的基本操作方法2.按所显示的彩象判断和分析缺陷性质二、实验内容二、实验内容 裂纹试块着色探伤三、实验设备和着色材料三、实验设备和着色材料1.着色探伤材料：着色滲透剂（洗涤剂、滲透剂、显像剂） ；2.着色试件：自制焊接试件；3.低倍放大镜四、实验步骤四、实验步骤1.试件清理：

46、被检测的试件表面，用乙醇或丙酮擦洗干净，用以去除油污然后用棉花（棉纱）擦干或用电吹风吹干。2.施加滲透剂：将滲透剂喷涂于被检测的试件表面，可用毛笔（新的、专用的）涂敷均匀。根据试件表面状态和室温高低来停放时间，一般未能 510 分钟，最长不超过 30 分钟。3.施加清洗剂，清洗并擦干或用电吹风吹干4.施加显示剂5.检查评定五、实验结果五、实验结果1.判断缺陷性质并绘制缺陷形状图2.讨论和建议37实验六实验六 过程装备制造综合实验过程装备制造综合实验一、实验目的：1掌握手弧焊的操作方法；2学会选择合理的焊接工艺参数，能完成试件的焊接；3. 掌握常用金属材料焊接性的分析方法； 4. 了解焊接裂纹的

47、主要因素。5. 正确制备抗裂试验和力学性能试样；6. 掌握抗裂试验焊缝的分析和评定方法；掌握焊接接头力学性能试验的方法；二、实验内容： 1、用手弧焊焊接低碳钢试板； 2、制备抗裂试验试样； 3、制备焊接接头力学性能试样；4、进行材料抗裂试验； 5、进行焊接接头力学性能实验；三、主要仪器和设备：电弧焊机、铣床、刨床，拉伸试验机，弯曲试验机； 焊条（焊条型号自选）；卡尺、钢板尺、锤子、低倍放大镜等。四、实验步骤：1 1、材料的准备、材料的准备小铁研实验材料：低碳钢 Q235。长度：应满足制取各种性能试样以及舍弃部分的要求,200mm；宽度：应满足焊接接头组合后 150mm；厚度：焊件板厚 10mm。试件组合后如右图：焊缝力学实验材料：低碳钢一组。Q235长度：应满足制取各种性能试样以及舍弃部分的要求,200mm