本文關(guān)鍵詞：基于超聲導(dǎo)波的管道焊縫區(qū)缺陷檢測研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為保障管道運行安全,需要對其進行定期檢測,超聲導(dǎo)波相對傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)具有傳播距離遠、檢測效率高等優(yōu)點,近年來有很多研究將超聲導(dǎo)波應(yīng)用到管道缺陷檢測中,但是因超聲導(dǎo)波和焊接結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,較少有針對管道焊縫區(qū)(焊縫及其鄰近區(qū)域的總稱)缺陷的詳細研究。而焊縫區(qū)缺陷,是影響管道安全的重要因素,所以對管道焊縫區(qū)缺陷超聲導(dǎo)波檢測方法的研究有很大現(xiàn)實意義。本文通過數(shù)值模擬和試驗方法,針對焊縫裂紋、孔洞缺陷,近焊縫裂紋、孔洞缺陷,多焊縫管道焊縫裂紋缺陷及充水與埋地管道焊縫裂紋缺陷,進行了檢測分析,研究了不同缺陷對焊縫回波的影響,為管道焊縫區(qū)缺陷的檢測提供了依據(jù)。本文主要工作和成果如下:1)在導(dǎo)波的形成機理和頻散現(xiàn)象等導(dǎo)波理論的基礎(chǔ)上,分析了真空、充水與埋地管道中超聲導(dǎo)波的頻散曲線,確定了導(dǎo)波檢測激勵信號與激勵頻率的選擇方法,研究了管道焊縫區(qū)的結(jié)構(gòu)和缺陷,提出了用于判斷管道焊縫區(qū)缺陷的對稱與非對稱模態(tài)分離算法。2)結(jié)合焊縫區(qū)結(jié)構(gòu)和超聲導(dǎo)波的復(fù)雜性,基于ANSYS有限元分析軟件建立了管道焊縫區(qū)缺陷分析模型,通過分析軸向及周向位移云圖,研究了焊縫處模態(tài)轉(zhuǎn)換情況,并應(yīng)用對稱與非對稱模態(tài)分離算法,分析了不同缺陷焊縫回波中的非對稱模態(tài),及其隨缺陷截面缺損率變化的情況。3)建立了導(dǎo)波激勵接收試驗系統(tǒng),設(shè)計了試驗方案,分別對焊縫區(qū)裂紋、孔洞缺陷,多焊縫管道焊縫裂紋缺陷進行了試驗研究,應(yīng)用對稱與非對稱模態(tài)分離算法研究了焊縫回波中的非對稱模態(tài)。研究發(fā)現(xiàn),含缺陷的焊縫回波與不含缺陷的焊縫回波相比,非對稱模態(tài)明顯增多,當非對稱模態(tài)與對稱模態(tài)幅值比大于0.2時,基本可以判斷焊縫區(qū)含有缺陷,且非對稱模態(tài)與對稱模態(tài)幅值比隨缺陷截面缺損率的增大而增大;考慮到實際應(yīng)用情況,還進行了充水與埋地管道焊縫裂紋缺陷的導(dǎo)波檢測試驗。本文使用超聲導(dǎo)波檢測管道焊縫區(qū)缺陷,通過數(shù)值模擬與試驗研究,證明了應(yīng)用超聲導(dǎo)波檢測管道焊縫區(qū)缺陷的可行性,研究工作為判斷管道焊縫區(qū)缺陷提供了理論與工程應(yīng)用依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：超聲導(dǎo)波 焊縫區(qū)缺陷 模態(tài)分離算法 數(shù)值模擬 試驗
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG441.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題的背景和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外對本課題的研究歷史與現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國外研究歷史與現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究歷史與現(xiàn)狀15-16
• 1.3 導(dǎo)波檢測管道焊縫區(qū)缺陷存在的問題16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 導(dǎo)波檢測管道焊縫區(qū)缺陷的基本理論18-30
• 2.1 導(dǎo)波的基本概念與主要特征18-25
• 2.1.1 導(dǎo)波的模態(tài)18-19
• 2.1.2 導(dǎo)波的頻散現(xiàn)象及頻散曲線的繪制19-25
• 2.2 激勵信號與激勵頻率的選取25-26
• 2.2.1 激勵信號的選取25-26
• 2.2.2 激勵頻率的選取26
• 2.3 管道焊縫區(qū)結(jié)構(gòu)及缺陷26-28
• 2.3.1 焊縫區(qū)結(jié)構(gòu)26-27
• 2.3.2 焊縫區(qū)缺陷27-28
• 2.4 對稱與非對稱模態(tài)分離算法28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 導(dǎo)波檢測管道焊縫區(qū)缺陷的數(shù)值模擬30-54
• 3.1 有限元模型的建立30-36
• 3.1.1 單元類型與單元大小30-31
• 3.1.2 時間參數(shù)31
• 3.1.3 管道焊縫與缺陷模型31-33
• 3.1.4 信號加載與接收33-36
• 3.2 仿真結(jié)果分析36-52
• 3.2.1 焊縫裂紋缺陷36-43
• 3.2.2 近焊縫裂紋缺陷43-45
• 3.2.3 焊縫孔洞缺陷45-46
• 3.2.4 近焊縫孔洞缺陷46-49
• 3.2.5 多焊縫管道焊縫裂紋缺陷49-52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第四章 導(dǎo)波檢測管道焊縫區(qū)缺陷的試驗研究54-76
• 4.1 試驗系統(tǒng)與試驗方案54-60
• 4.1.1 試驗系統(tǒng)及儀器設(shè)備54-56
• 4.1.2 試驗方案56-59
• 4.1.3 信號采集與處理59-60
• 4.2 試驗結(jié)果分析60-74
• 4.2.1 焊縫裂紋缺陷60-65
• 4.2.2 近焊縫裂紋缺陷65-66
• 4.2.3 焊縫孔洞缺陷66-67
• 4.2.4 近焊縫孔洞缺陷67-68
• 4.2.5 多焊縫管道焊縫裂紋缺陷68-71
• 4.2.6 充水與埋地管道焊縫裂紋缺陷71-74
• 4.3 本章小結(jié)74-76
• 第五章 總結(jié)與展望76-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-83
• 附錄83-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及其他科研成果86

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本文編號：333265