發(fā)布時間：2017-09-11 18:46

  本文關(guān)鍵詞：超聲波在鋼板與防腐層中的傳播特性研究

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【摘要】：在石油、天然氣、水等流體的運輸方面,管道輸送有其不可替代的優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用到全世界范圍內(nèi)。管材大部分選用市面上的低碳鋼,影響埋地管道可靠性和使用期限的最主要的關(guān)鍵因素是管道被多種環(huán)境因素所帶來的腐蝕。工程上,普遍采用防腐涂層和電化學(xué)方式進行保護以預(yù)防管道被腐蝕。埋地管道的防腐涂層會由于多種原因產(chǎn)生破損進而失去防腐效果,嚴重的話會發(fā)生管道泄漏等惡性事件。根據(jù)國內(nèi)外研究成果,國內(nèi)的大多數(shù)長距離的石油、天然氣管道已漸漸步入事故高發(fā)期。防腐層作為管道保護的第一道屏障,其作用是至關(guān)重要的。因此,有組織、有計劃的加快防腐層的檢測以不能懈怠了。本文研究了超聲波的斜入射理論、傳播和衰減特性,以及板中的超聲導(dǎo)波傳播特性、模態(tài)和頻散方程的求解。通過理論研究,由于波的衰減幅值與波傳播的介質(zhì)相關(guān),當斜入射波在有無環(huán)氧樹脂的鋼板中傳播時,超聲波的傳播要會發(fā)生不間斷的反射與折射。波的非線性和幅值的衰減肯定是不同的。采用有限元仿真COMSOL對探頭頻率不同、角度不同時,探頭分別置于完好的防腐層鋼板、探頭置于破損的防腐層鋼板以及探頭置于破損邊界的防腐層鋼板的回波信號的傳播特性進行分析。實驗采用環(huán)氧樹脂的涂層介質(zhì)對超聲波的傳播過程進行實驗,采用三種頻率不同的探頭建立探頭置于完好的防腐層鋼板、探頭置于破損的防腐層鋼板以及探頭置于破損邊界的防腐層鋼板模型,通過數(shù)據(jù)對比分析超聲波幅值與非線性的變化。經(jīng)過反復(fù)的仿真與實驗研究,得到了超聲斜入射波在兩層板也就是在鋼板和涂有環(huán)氧樹脂的物體中傳播時,它的傳播過程并非那么復(fù)雜。接收到的回波信號也只是在幅值上有衰減,衰減幅度大約1/3,而且波形出現(xiàn)非線性。根據(jù)實驗研究表明,使用超聲波的斜入射方法檢測防腐層是否破損時行之有效的方法,在有無破損處會發(fā)現(xiàn)突出的非線性。為管道防腐層的破損檢測提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：超聲波 鋼板與防腐層 傳播特性 振動函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG115.285
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題的研究背景及意義9-11
• 1.2 防腐層破損檢測的研究11-13
• 1.3 防腐層檢測的國內(nèi)外現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 國外研究歷史及現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究歷史及現(xiàn)狀14-15
• 1.4 超聲波檢測方法15-19
• 1.5 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排19-20
• 1.5.1 論文的主要研究內(nèi)容19
• 1.5.2 論文章節(jié)安排19-20
• 第2章 固體中超聲波的基本理論20-29
• 2.1 超聲波基本概念及分類20-21
• 2.2 超聲波的干涉特性和斜入射分析21-25
• 2.2.1 超聲的疊加和干涉特性21-22
• 2.2.2 超聲波的斜入射行為22-25
• 2.3 超聲波的衰減25-27
• 2.4 超聲波的頻散特性27
• 2.5 超聲波的多模態(tài)特性27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 超聲波在雙層板中的傳播29-39
• 3.1 雙層板中超聲波的矩陣建模29
• 3.2 位移的分析29-31
• 3.3 應(yīng)變的分析31-32
• 3.4 應(yīng)力的分析32-33
• 3.5 邊界條件的分析33-36
• 3.6 一位非線性波動理論36-37
• 3.7 無限界面處的反射和折射37-38
• 3.8 本章小結(jié)38-39
• 第4章 基于防腐層檢測的實驗與仿真39-63
• 4.1 實驗系統(tǒng)39-45
• 4.1.1 超聲波的發(fā)射和接收41-42
• 4.1.2 斜入射探頭的選擇42
• 4.1.3 實驗操作平臺42-45
• 4.2 探頭頻率對防腐層檢測的影響45-53
• 4.3 仿真分析53-61
• 4.3.1 防腐層模型的建立54-56
• 4.3.2 仿真的頻率對檢測的影響56-58
• 4.3.3 仿真的角度對防腐層檢測的影響58-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第5章 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-67
• 附錄 實驗裝置示意圖67-68
• 在學(xué)研究成果68-69
• 致謝69

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本文編號：832452