压力管道无损检测的超声导波法

• 作 者: 齐瑞才
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 无损检测 超声导波 压力管道 频散 模态转换

压力管道的无损检测是维护管道安全运行的重要手段。但是目前的许多检测方法都存在着不同程度的局限性,例如效率低、过程繁琐、仪器复杂、可操作性差等。而利用超声导波方法可以有效地解决大多数的难题:只需剥离带覆层管道的少许覆层,从而使得操作性更强;完全突破了单点检测的局限,实现了线检测。超声导波检测的原理为,在管道一端利用超声换能器激励出超声导波沿管道扩散传播,在同端(或异端)利用超生换能器接收回波,通过分析应力回波的变化以确定管道是否存在缺陷以及缺陷的位置和尺寸。然而,由于导波所固有的频散特性,使得检测中发生模态转换,致使检测变得复杂。因此,本文也就单一检测模态的选择以及模态频厚积段的选择分别予以了阐述,并有针对性的进行了数值计算:应用Hanning窗调制的多周期正弦波模拟单音频激励信号,并设置监测质点环接收回波,通过分析说明了管道的周向裂纹、轴向裂纹以及点蚀缺陷对缺陷回波所产生的影响,并进一步计算了缺陷处的反射系数。而后,采用200kHz至350kHz频段的入射波进行了实验验证,并每隔10kHz绘出一条峰值一时间的曲线,通过拟合峰值点,找到对应的时间,从而准确的计算出了缺陷的所在;应用锥形探头的热交换水管的实验表明,超声导波可以在管道中传播了近50米的距离,且不受弯头的影响,从而使得长范围、大规模检测成为可能,水载管实验说明了离面位移和能量可能会发生泄漏的特性,为导波的深入研究和应用作了铺垫。 通过数值计算和实验,成功地对缺陷位置进行了准确定位,并对结果进行了讨论。说明超声导波检测是一种高效、快速的检测方法,应用前景极为广阔。