社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步總是伴隨著對(duì)資源的需求,油、氣資源的需求與日俱增,迫使我國(guó)增大了輸送管道及儲(chǔ)存容器的建設(shè)和使用,而這些特殊設(shè)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(huì)對(duì)國(guó)家和社會(huì)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(shí)間積累而造成的,對(duì)其進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)的檢測(cè)檢驗(yàn)變得尤其重要,特別是在高溫下對(duì)其進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)是對(duì)其進(jìn)行無(wú)損評(píng)估的重要環(huán)節(jié)。超聲檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)的方法之一,而近年興起的電磁超聲（EMAT,Electromagnetic Acoustic Transducer）檢測(cè)技術(shù)由于其非接觸、無(wú)需耦合劑及對(duì)待檢材料表面精度不高等特點(diǎn),特別適合在高溫下進(jìn)行檢測(cè)。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(hào)強(qiáng)度及傳播聲速變化多樣,使得超聲探傷中回波當(dāng)量評(píng)估缺陷的技術(shù)難以使用,從而直接影響測(cè)厚、探傷的準(zhǔn)確性及高溫相控陣超聲檢測(cè)中聚焦法則的有效性。為此本文基于電磁超聲理論對(duì)EMAT的基本特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,包括對(duì)EMAT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)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(duì)EMAT聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定,基于所研制的EMAT搭建試驗(yàn)系統(tǒng),... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

EMAT的基本原理及基本組成

13由交變電場(chǎng)感生出的渦旋電場(chǎng)可以通過(guò)式（2.8）和式（2.9）計(jì)算，渦流強(qiáng)度和渦流密度分別為：edBEt×=（2.8）eeJ=γE（2.9）式中：—待檢試件電導(dǎo)率。工件質(zhì)點(diǎn)受到的可由及計(jì)算，而磁場(chǎng)強(qiáng)度包括靜、動(dòng)兩個(gè)磁場(chǎng)：()Ledsf=J×B+B（2.10）最終對(duì)單個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的受力大小求取積分則可計(jì)算出工件所受之和：Llf=∫∫∫fdV（2.11）2.3.2基于磁致伸縮機(jī)理的EMATEMAT針對(duì)鐵磁性材料檢測(cè)時(shí)，不僅需要考慮機(jī)理，還需要考慮磁致伸縮機(jī)理。這是由于鐵磁性材料具備磁導(dǎo)率，當(dāng)空間中不存在任意磁場(chǎng)時(shí)，其磁化強(qiáng)度為零即表現(xiàn)為順磁性。當(dāng)周圍存在磁場(chǎng)時(shí)，其無(wú)序排列的磁疇會(huì)沿外界磁場(chǎng)方向排列，其表示可如圖2-4所示。磁化強(qiáng)度為0時(shí)，無(wú)序排列的磁疇并不會(huì)在長(zhǎng)度或體積上發(fā)生變化，當(dāng)≠0時(shí)，定向偏轉(zhuǎn)的磁疇會(huì)在原始基礎(chǔ)上增加的長(zhǎng)度，從而造成長(zhǎng)度方向上變長(zhǎng)，這就是磁致伸縮效應(yīng)。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(zhǎng)遠(yuǎn)小于長(zhǎng)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(jī)理Fig.2-4MagnetostrictionMechanism

15圖2-5磁致伸縮力機(jī)制Fig.2-5MagnetostrictiveForceMechanism磁化力的產(chǎn)生過(guò)程：由于鐵磁性材料存在磁化特性，所以，在空間中存在磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)在其內(nèi)部感生出磁化強(qiáng)度，這時(shí)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(chǎng)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(duì)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(chǎng)有關(guān)，一般衰減較大。當(dāng)施加一個(gè)偏置磁場(chǎng)時(shí)，式（2.19）表示為：00MMxzMSxsHHfMMxx=+（2.20）00MMxzMZxsHHfMMzz=+（2.21）當(dāng)時(shí)，可以忽略0與0，磁化力即可簡(jiǎn)化為：00MxMSxMxMZxHfMxHfMz==（2.22）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]溫度對(duì)奧氏體不銹鋼材料電磁超聲檢測(cè)的影響研究[J]. 劉會(huì)彬,鄭陽(yáng),王鋒淮,李素軍,鄭暉.  測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]固溶溫度對(duì)GH4169微觀組織形貌及超聲特性的影響[J]. 陳曦,熊鴻建,吳偉,鄔冠華,周正干.  無(wú)損檢測(cè). 2018(04)
[3]電磁超聲檢測(cè)中高溫對(duì)橫波聲速的影響[J]. 虞雪芬,葉凌偉,夏立.  輕工機(jī)械. 2015(04)
[4]承壓設(shè)備基于風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[J]. 關(guān)衛(wèi)和,艾志斌,閻長(zhǎng)周.  壓力容器. 2010(04)
[5]高溫超聲橫波波速規(guī)律與影響因素研究[J]. 梁宏寶,朱安慶.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2007(08)
[6]溫度對(duì)超聲波在16MnR鋼中傳播速度的影響[J]. 梁宏寶,朱安慶,李子芳.  化工機(jī)械. 2007(03)
[7]車輪電磁超聲探傷技術(shù)的研究[J]. 王浩,王黎,高曉蓉.  中國(guó)測(cè)試技術(shù). 2006(02)
[8]基于電磁超聲的火車車輪裂紋檢測(cè)系統(tǒng)[J]. 王淑娟,趙再新,翟國(guó)富.  儀表技術(shù)與傳感器. 2005(11)
[9]高溫環(huán)境下超聲波橫波檢測(cè)技術(shù)[J]. 關(guān)衛(wèi)和,閻長(zhǎng)周,陳文虎,陶元宏.  壓力容器. 2004(02)

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

碩士論文
[1]基于水聽(tīng)器超聲聲場(chǎng)特性參數(shù)測(cè)量研究[D]. 柳增運(yùn).北京化工大學(xué) 2011
[2]高溫壓力容器超聲波檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 朱安慶.大慶石油學(xué)院 2008



本文編號(hào)：3413685