机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (10): 83-92.doi: 10.3901/JME.260493
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杨振, 李健, 赵柯枫, 陈志成, 胡正, 邱勋林, 项延训
YANG Zhen, LI Jian, ZHAO Kefeng, CHEN Zhicheng, HU Zheng, QIU Xunlin, XIANG Yanxun
摘要: 承压设备在高温工况和流体冲蚀作用下长期服役极易引起材料裂纹萌生与扩展等损伤,因各种原因突发的裂纹会迅速导致在役设备失效并产生灾难性后果。针对目前高温设备通过周期性停机检测模式难以及时发现突发性缺陷的问题,基于Ce掺杂铋层状压电陶瓷(Ce-CaBi4Ti4O15,CCBT)研制了一款耐高温压电超声换能器。研究结果表明,CCBT的居里温度为790 ℃。在室温至450 ℃范围内,其压电d33系数和直流电阻率分别为22 pC/N和250 kΩ·m,且保持优异的热稳定性。热膨胀系数为10.45×10-6/℃,与碳钢,镍铬钢等高温设备常用材料相近,可有效避免热应力导致的结构失效。基于自主搭建的超声监测系统,利用CCBT换能器,结合高温声速修正技术,实现了在460 ℃下对P92钢试样内部1 mm通孔缺陷的长时精准监测,检测误差小于2%,且平均无故障时间达1 008 h。提出的监测技术展现出优异的耐温性能及高温检测精度,为设备的高温长时在线无损监测提供一种可能的解决方案。
中图分类号: