社會的發(fā)展與進步總是伴隨著對資源的需求,油、氣資源的需求與日俱增,迫使我國增大了輸送管道及儲存容器的建設和使用,而這些特殊設備往往都工作在高溫高壓環(huán)境中,如若發(fā)生泄漏和爆炸則會對國家和社會造成巨大的危害。油氣管道和壓力容器的破環(huán)往往是由于早期損傷未被發(fā)現(xiàn)而隨時間積累而造成的,對其進行定時定點的檢測檢驗變得尤其重要,特別是在高溫下對其進行無損檢測是對其進行無損評估的重要環(huán)節(jié)。超聲檢測是無損檢測的方法之一,而近年興起的電磁超聲（EMAT,Electromagnetic Acoustic Transducer）檢測技術(shù)由于其非接觸、無需耦合劑及對待檢材料表面精度不高等特點,特別適合在高溫下進行檢測。但由于高溫狀態(tài)下被檢材料電、磁、聲特性變化使得超聲信號強度及傳播聲速變化多樣,使得超聲探傷中回波當量評估缺陷的技術(shù)難以使用,從而直接影響測厚、探傷的準確性及高溫相控陣超聲檢測中聚焦法則的有效性。為此本文基于電磁超聲理論對EMAT的基本特性進行了實驗研究,包括對EMAT結(jié)構(gòu)設計的實驗研究,提出了高溫EMAT部件的基本選擇,并采用斷層掃描的方法對EMAT聲場進行測定,基于所研制的EMAT搭建試驗系統(tǒng),... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

EMAT的基本原理及基本組成

13由交變電場感生出的渦旋電場可以通過式（2.8）和式（2.9）計算，渦流強度和渦流密度分別為：edBEt×=（2.8）eeJ=γE（2.9）式中：—待檢試件電導率。工件質(zhì)點受到的可由及計算，而磁場強度包括靜、動兩個磁場：()Ledsf=J×B+B（2.10）最終對單個質(zhì)點上的受力大小求取積分則可計算出工件所受之和：Llf=∫∫∫fdV（2.11）2.3.2基于磁致伸縮機理的EMATEMAT針對鐵磁性材料檢測時，不僅需要考慮機理，還需要考慮磁致伸縮機理。這是由于鐵磁性材料具備磁導率，當空間中不存在任意磁場時，其磁化強度為零即表現(xiàn)為順磁性。當周圍存在磁場時，其無序排列的磁疇會沿外界磁場方向排列，其表示可如圖2-4所示。磁化強度為0時，無序排列的磁疇并不會在長度或體積上發(fā)生變化，當≠0時，定向偏轉(zhuǎn)的磁疇會在原始基礎(chǔ)上增加的長度，從而造成長度方向上變長，這就是磁致伸縮效應。其主要分為兩類：線磁致伸縮和體積磁致伸縮。從圖2-4還可以看出在體積方向上的增長遠小于長度方向上的變化，所以一般只關(guān)注線磁致伸縮。H=0He圖2-4磁致伸縮機理Fig.2-4MagnetostrictionMechanism

15圖2-5磁致伸縮力機制Fig.2-5MagnetostrictiveForceMechanism磁化力的產(chǎn)生過程：由于鐵磁性材料存在磁化特性，所以，在空間中存在磁場時，會在其內(nèi)部感生出磁化強度，這時可以用式（2.18）表示其表面及內(nèi)部的受力情況：201()2nFMHdVμnMdS=∫+∫（2.18）式中：—外加磁場的微分算子；—單位法向向量；2—磁化輕度的發(fā)向向量；其中磁化力為∫()，對其積分即可求出單位體積上的力如式（2.19）表示：()MfMH=（2.19）式（2.18）中120∫2產(chǎn)生的力與材料的電磁場有關(guān)，一般衰減較大。當施加一個偏置磁場時，式（2.19）表示為：00MMxzMSxsHHfMMxx=+（2.20）00MMxzMZxsHHfMMzz=+（2.21）當時，可以忽略0與0，磁化力即可簡化為：00MxMSxMxMZxHfMxHfMz==（2.22）

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]高溫環(huán)境下壓力容器與管道超聲橫波檢測方法研究及影響因素分析[D]. 關(guān)衛(wèi)和.浙江大學 2004

碩士論文
[1]基于水聽器超聲聲場特性參數(shù)測量研究[D]. 柳增運.北京化工大學 2011
[2]高溫壓力容器超聲波檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 朱安慶.大慶石油學院 2008



本文編號：3413685