便携式万能力学性能检测仪

AIS3000是便携式万能力 学性能检测仪的标准配置 主机，可检测仪器所有的 检测项目。
AIS3000Compact是更便 携的一种产品，相比 AIS3000体积重量缩小了一 半，但是AIS3000Compact 由于电机只能检测拉伸强 度1200Mpa以下的材料。
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AIS配件
打磨机
便携式电池
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20
发电厂
测试地点:韩国唐津发电厂7#、8 #(2008年8月) 测试对象: ASME SA213T23锅炉管(800MW 锅炉管在运行中发生故障) 测试项目:管道焊接前及热处理后的性能和残余应力 固 定 架: V型固定架
实际的评估证明残余应力是稳 定的，而且在受热状态下继续 保持稳定的拉伸性能。
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几种检测技术的比较
突出优势 无损检测 干扰程度
万能拉伸 盲孔应力 试验机 检测仪
拉断试验 人为操作
需要用钻 头打孔属 于应力释
放法
应变片粘 贴方式对 检测结果Baidu Nhomakorabea有影响， 人为因素
较大
X-射线应力检测仪
打磨程度要求高， 需要用专业打磨器
粉尘、电磁场干扰 较大
便携式万能力学性 能检测仪
打磨程度要求低， 普通砂纸打磨即可
Frontics公司与韩国电力研究院、国防研究院、铁道研 究院、战略研究院、美国NASA、美国焊接研究所及法国电 力集团、首尔大学、大阪大学等国际著名的研究机构建立 了合作关系。
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便携式万能力学性能检测仪介绍
不同于破坏性检测仪器， AIS仪器压痕技 术通过非破坏方法检测材料的力学性能（硬 度、弹性模量、屈服强度、拉伸强度、残余 应力、断裂韧性），对设备和构件进行疲劳 老化评价、失效分析、寿命评估等。
测试地点: 古里核电厂(2002年1月) 测试对象: 古里核电厂第一主冷却水管线 (弯头型管道直径12英尺) 工作温度: 60℃/90° 测试材料: ASTM A106 B(金属), AWS E7016(焊接金属) 固 定 架: 链条固定架 测试目的: 运行20年的核电厂冷却水管线焊接部位和受热管道机械性能评估
便携式万能力学性能检测仪
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韩国（株）Frontics介绍
韩国Frontics 成立于2000年9月，是以首尔大学国家级新 材料研究所为母体而成立的高新技术企业。
Frontics开发的压痕仪器能够对原材料、零部件及大型 设备的安全与可靠性进行评价，能为客户提供“快速、精 准的解决方案” 。
Frontics的压痕检测仪已经被韩国电力、核电、燃气公 司、三星、浦项制铁、现代汽车、斗山重工、美国国防工 业公司、威廉森管道公司、太平洋燃气电力公司 、GE、 埃克森美孚、壳牌、波音，日本JFE钢铁、中国国电等诸多 跨国公司采用。
图.测量位置（母材/热影响区/焊接区）
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测试点
#2
#9
No.
Y UTS n
K
位置
2
359 546 0.173 793.5 母材
3
398 529 0.127 712.6 热影响区
4
412 576 0.144 797.9 焊接区
5
433 526 0.093 664.6 焊接区
6
369 583 0.184 862.2 焊接区
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发电厂蒸汽管道弯管
测试对象: 蒸汽主管道弯头拉伸性能评价 测试材料: P91合金管 固 定 架: 链条固定架 测试目的:非破坏检测管道焊接弯头屈服强度、 抗拉强度、维氏硬度
测试结果: 焊接弯头部分区域强度不达标
测试位置 屈服强度
A
1 2
529 547
B
1 2
424 422
C
1 2
428 423
AIS夹具
V型固定架
适用于中小型曲面 构件、设备
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AIS夹具
U型固定架
适用于中小型曲面构件 、设备
12
AIS夹具
链条固定架
适用于各种曲面或异性 构件、设备
13
AIS夹具
曲面磁铁固定架
适用于大型曲面构 件、设备
14
AIS夹具
平面磁铁固定架
适用于平面构件、设备
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发电厂
测试地点: 韩国保宁热电厂(2002年4月) 测试对象: 汽轮机转子(直径36~60 英尺,已运行22年) 测试材料: ASTM A470 C1.8 固 定 架: 多曲面磁铁固定架 测试项目:维修期间检测转子等设备，进行安全性评估
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发电厂
测试对象:20CrMoV12管道 检测单位:韩国东西热电厂 检测目的:管道寿命评估
利用屈服强度的寿命评估曲线20CrMoV12
安全性：
高温、高压条件下运行设备，随着时间的推
移，材料性能会发生变化，导致断裂、失效等 问题。为了减少这些问题，需要在短时间内检 测材料的力学性能，提前预防。特别是，判断 老旧设备的更换周期及是否需要更换时，以检 测资料为依据，并制定的替换/维修标准。
仪器压痕 测试数据
拉伸实 验检测
数据
测量次数 屈服强度 抗拉强度
测试属性
1 2 3 平均值
屈服强度（MPa）
抗拉强度（MPa）
1
286.1 286.1
544.5 544.5
295.1
558.3
2
293.2 294.9
295.1
544.4 553.0
558.3
NT-1
375
536
NT-2
3
NT-3
242 293.2
ASMT A335 P91标准： 屈服强度：≥415（MPa） 抗拉强度：≥585（MPa）
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抗拉强度
636 643 543 543 566 554
维氏硬度
203 200 149 146 143 136
发电厂
测试对象: 中国国内电厂P9管道 固 定 架: U型块夹具 测试目的:检测机械性能
测试次数
不受环境影响
材料性能约束
可测试任 何材料
可测试任 何金属材
料
普通碳钢成熟，但 是对于粗大晶粒材
料无法测试
可测试任何金属材 料
5
万能力学性能检测仪带来的效益
6
万能力学性能检测仪可应用领域
冶金行业 电力行业 铁路行业
石油行业
船舶行业
化工行业
航空航天行业
重工行业
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桥梁行业
仪器压痕技术原理
便携式万能力学性能检测仪通过在材料同一个位置连续下压测量出的载荷和深度， 绘制成载荷-深度曲线。真实应力值和应变值通过数学理论公式由载荷和深度计算 而来。在压头下压的过程中材料会在压痕区域产生弹塑性变形。屈服强度可以从 应力-应变曲线上弹性线与塑性曲线的交点计算得出，利用张力不稳定的理论计算 得出抗拉强度。残余应力通过测量得到的在不同残余应力状态下载荷-深度曲线的， 当给定的深度下，载荷-深度曲线偏离参考曲线的距离来计算出真实残余应力值。 在无残余应力曲线的上方是压应力，下方是拉应力。断裂韧性基于临界压痕能量 模型则是基于临界压痕能量模型，即当压痕深度到达临界压痕深度时曲线与XY轴 所截的面积通过模拟计算后得出断裂韧性。
7
362 549 0.171 795.7 热影响区
8
367 517 0.146 719.9 热影响区
9
321 508 0.185 751
母材
•AWS 材料E7016:屈服强度(410MPa), 抗拉强度(530MPa) 金属焊缝拉伸试验
ASMT A106 B 标准： 屈服强度：≥245（MPa） 抗拉强度：410-550（MPa）
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发电厂
地点: 韩国东西合作电厂(2005年9月) 对象: CLG WTR主/旁通管，LO泵的进水管，发电机入口HDR 材料: ASTM A53 Gr. B, SPW400, STPG 370无缝钢管性能 附件:平面磁铁夹具，链条 测量目的:由火灾引起的管道故障评估及材料原始性能指标评估
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发电厂焊接弯管
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AIS仪器硬件
AIS3000
● 尺寸 : 180 x 180 x 430 mm ● 重量 : 7 kg ● 最大载荷 : 300 kgf (分辨率.: 5.6 gf) ● 压头上下行程: 40 mm (分辨率.: 0.1 um) ● 加载速率 : 0.05 ~ 30 mm/min ● 连接PC: RS-422 (数据线 )
同区域的力学性能，例如焊接区域的母材、热影响区、焊缝等 ●精 确 度：定量力学分析，测试数据非常精确，和破坏性检测结果完全一致。
偏差小于3%。 ●可 靠 性：国际ISO标准协会，美国机械与工程师协会，美国交通部，韩国KS标
准协会，韩国电力技术标准协会等国际上有名的标准机构制定了运用 仪器压痕技术检测拉很强度、残余应力、屈服强度的标准。 ●携带方便：仪器重量3.5公斤，备蓄电池，方便野外作业。 ●测试速度：测试速度非常快。一个测试点从架设固定架开始至测试数据，得到分析 报告以及拆卸固定架为止需要20~30分钟时间。得到的分析报告和原来 已知的数据相互对比，一目了然。 ●测试成本：从测试数据-分析数据-打出报告都是自动完成，测试成本可以忽略不计。 ●测试环境：不受环境，人为因素影响，设备配有野外专用电池。
AIS3000Compact
● 尺寸 : 80 x 80 x 295(h) mm ● 重量: 3.5 kg ● 最大载荷 : 100 kgf (分辨率: 2.5 gf) ● 压头上下行程 : 25 mm (分辨率: 0.1 um) ● 加载速率 : 0.05 ~ 30 mm/min ● 连接PC: RS-422 (数据线 )
1
1 286.1
552.9 544.5 872.1
23仪器 平均压值痕
295.1
2 293.2
294.9
535.7
558.3
544.4 862.2
553.0
NT测-1 试
3 375
584.5 536 915.3
NT数-2 据
4 242
577.2 532 904.3
NT-3 平均值
平均值435557
562.6
上图是20CrMoV12在600-610℃和650-660℃下的屈服强度， 红色曲线是老化后的预计屈服强度值。
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发电厂
地点: 韩国蔚山电厂(2005年5月) 对象: 对核电厂设施维修更换 状况: 拉伸性能评价 材料: 汽轮机轮外壳，转子 附件:平面磁铁夹具，链条 备注: 测量屈服强度抗拉强度对高温条件元件的影响
图1.涡轮机外壳
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图2.转子
发电厂
测试地点: 韩国保宁发电厂(2009年8月) 测试对象: HP 转子罩 固 定 架: 链条固定架 测试目的:通过检测机械性能最终评估其残余使用寿命
经过十多年的发展，Frontics已经成功研 发AIS2100、AIS3000、AIS3000 Compact、AITU、 Micro AIS、 Nano AIS等多种国际领先的无 损力学性能检测仪，并应用于微观和宏观领 域。
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便携式万能力学性能检测仪优势
●检测项目：一体化检测屈服强度、拉伸强度、残余应力、弹性模量、硬度、断裂韧性等性能 ●检测特点：无损在役检测材料屈服强度、拉伸强度、硬度、残余应力、断裂韧性；可以检测不
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焊接区域
316L不锈钢（10英寸管道）残余应力
图.链条连接
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发电厂
测试对象: 40Cr试块 测试目的:万能拉伸试验机的拉伸性能数据与压痕测试拉伸性能对比
测试次数
仪器压痕 测试数据
拉伸实 验检测
数据
测试属性
屈服强度 抗拉强度
试验次数
（MPa） （MPa）
测试属性
屈服强度（MPa）
抗拉强度（MPa）
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发电厂
内部
外部
测量内部、外部强度的差异
内部 1 2 3 4 平均值
屈服强度 (MPa)) 474 447 457 432 453
外部
1 2 3 平均值
屈服强度 (MPa)) 439 404 418 420
抗拉强度 (MPa)) 582 581 563 542 567
抗拉强度 (MPa)) 642 622 637 634
测试的对象是已使用22年 的涡轮转子，由于其形状 是圆形的，选择使用多曲 面磁铁固定架，测试点位 于一个狭窄的区域，凸凹 不平部位15-30mm.
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发电厂
测试地点: 韩国保宁发电厂（2009年8月) 测试对象: 汽轮机罩 固 定 架: 平板磁铁固定架 测试目的:评估涡轮机罩磨损程度和使用寿命及所需性能评估
535
534 888.5
偏差 单轴拉伸破坏试验17% 数据
3.4%
536
882
偏差
4.6%
0.6%
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发电厂
测试地点: 韩国月城核电厂(2007年3月) 测试对象: 核电厂的部分材料、配件 测试目的:检查材料的各种性能和选择欲替代材料
测试目的是通过压痕 测试检查并分析其性 能，能否用国产配件 替换进口配件？ 最终我们提供了可供 选择材料的信息。
455
532 544.4
535
偏差 平均值平均值
357
17% 294.9
534
3.4% 553.0
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发电厂
测试地点: 韩国核电能源研究所(2004年8月) 测试对象: 316L/ 304 不锈钢管道的残余应力(双坡口焊接) 固 定 架: 链条固定架 测试目的: 每个焊接方法和方向对残余应力影响评估