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Z2CND18.12N奥氏体不锈钢作为核电稳压器波动管的主要用钢,在核电站运行期间疲劳损伤十分严重,及时发现疲劳裂纹并坚测其扩展情况对预防灾难的发生具有重要意义。然而,受管道厚壁、焊缝处粗晶奥氏体弹性各向异性的限制,常规无损检测方法存在较多局限性,且无法满足疲劳裂纹损伤实时在线监测等多方面需求,必须探索新型损伤在线监测技术以满足核电管道安全运行的迫切要求。本研究以核电稳压器波动管用奥氏体不锈钢Z2CND18.12N母材及其焊接接头为研究对象,利用压电阻抗(Electro-Mechanical Impedance, EMI)与Lamb波相结合的结构健康监测技术,研究试样在低周疲劳加载下裂纹萌生、扩展至试样断裂过程的裂纹损伤演变情况,探讨裂纹长度、位置与损伤指数的对应关系,以期为核电管道力学损伤的在线监测提供参考。主要研究内容如下：(1)采用EMI技术分别对长度175mm、厚度3mm的板状母材、焊接接头试样的疲劳过程进行了在线监测研究,从电阻抗信号中提取均方差(root mean square deviation, RMSD)、峰值频率偏移量Δf作为损伤识别指数,对疲劳裂纹损伤进行定量表征。其中,RMSD对疲劳初始损伤的灵敏度高于Δf；当出现亚毫米级裂纹时,RMSD及Δf均出现增大趋势；在裂纹扩展阶段,随着循环次数的增加,RMSD及Δf数值均呈现单调增加趋势,与疲劳裂纹长度对应关系较好；在失稳断裂阶段,RMSD出现了转折甚至下降的畸变现象,Δf则出现大幅度上升的趋势。母材、焊缝断裂对应的电阻抗谱及损伤识别指数演变规律差异明显,据此可对母材及焊缝处的疲劳裂纹损伤进行有效区分。(2) Lamb波技术能够有效弥补EMI技术在疲劳裂纹定位方面的不足。从激励信号波峰数、激励电压、激励方式、中心激励频率等方面对Lamb波进行了优化研究,并利用优化的Lamb波对母材、焊接接头试样的疲劳过程进行了在线监测研究。提取裂纹反射波差信号的频谱峰值幅度变化量ΔA与疲劳裂纹长度的变化趋势吻合较好,即ΔA可作为Lamb波定量表征裂纹长度的损伤指数。对ΔA与RMSD结果发现,压电阻抗技术对疲劳初始损伤的比较敏感,而Lamb波技术则更适合疲劳裂纹扩展阶段的定量监测。(3)借助小波变换方法,采用Lamb波技术对疲劳裂纹进行了定位研究。其中,对于距离传感器67.5mm及75.5mm处的长1mm左右的疲劳裂纹,检测误差分别为-1.03%和-1.15%,表明利用Lamb技术可以实现疲劳裂纹的精确定位。