本文關鍵詞：超聲波技術在壓力容器焊縫檢測中應用試驗研究

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【摘要】：石油化工行業(yè)離不開壓力容器,其安全性直接關系到人們的生命和財產(chǎn)安全。壓力容器中諸多角接接頭的焊接結構比較復雜、受力狀況差,檢測難度大,漏檢率高。國家《鍋爐和壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》早年有規(guī)定,設備主要受壓焊縫中不允許有角焊縫。隨著科學技術的發(fā)展和新材料的應用,近些年許多設備中出現(xiàn)了承受壓力的角焊縫。這就對角焊縫的檢測提出了新要求,2013年新出版了國家標準,但國標中框架性的指導原則多,對諸多行業(yè)存在的各種類型的承壓角焊縫檢測缺少具體的指導細則,由于角焊縫位置的特殊性,一般的探測方法容易造成缺陷的漏檢和誤判,選擇一種適合的探傷方法,是保證角焊縫檢測質量的關鍵。本文先用MATLAB繪制了超聲波聲場的聲壓分布情況,比較了變換不同參數(shù)時聲壓分布的變化規(guī)律,為探頭的選擇提供了準確合理的依據(jù)；而后分析了焊縫裂紋缺陷的形成原因及基本特征,并通過檢測7組帶有不同深度的預制裂紋的平板對接焊縫試件,研究了裂紋類缺陷的定量、定位方法,提出用回歸分析法消除測量不確定度的定量法,對在役設備的安全檢測有較大參考價值。對于角焊縫的檢測,本文研究的這種工程上常見T型角焊縫試件為單面開坡口型式,標準中沒有完全對應的類型,需要參照相關類型焊縫的檢測規(guī)定,而且國標是原則性條款,沒有具體的檢測細則和工藝。本文詳細分析了角接接頭的結構特征,通過試驗對比分析研制了一套角焊縫檢測工藝,主要研究了檢測面及探頭的選擇、檢測及探頭移動區(qū)域的范圍、DAC曲線的制作等具體的檢測細則等內容。隨后通過檢測3組帶有預制裂紋的角接接頭試件,驗證了其合理性。此檢測工藝還對企業(yè)在用設備進行了檢測,面對復雜的設備結構,課題試驗時先用磁記憶檢測儀掃查角焊縫,再用超聲波掃查,提高了檢測效率與準確率。用圖形繪制了缺陷的具體位置,更加直觀,便于此類缺陷的定位、定性、定量的判斷。針對超聲檢測不同缺陷定性難的問題,本文分析了不同類缺陷的基本特征,分析對比了其波形特點,分析了7組不同裂紋的深度、寬度的試件對檢測波形的影響�？偨Y了一種定性分析方法,用該方法能較準確判斷出缺陷類型。最后,因干擾信號不利于評判工件質量,本文采用小波分析法將這些噪聲成功去除,通過比較不同的去噪?yún)?shù),獲得了適合超聲波信號降噪的最佳小波函數(shù)、閾值以及閾值處理法等優(yōu)化參數(shù),并提出一種新的小波閾值函數(shù),提高了信噪比。
【關鍵詞】：超聲檢測 對接焊縫 角焊縫 定量分析 定性分析 小波分析
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG441.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題來源及研究意義12-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 超聲檢測技術的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 壓力容器焊縫檢測的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 小波分析的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 存在的問題16
• 1.4 本文研究內容16-18
• 第2章 超聲波檢測機理的仿真研究18-31
• 2.1 超聲波檢測的基本原理18
• 2.2 超聲波的分類18-19
• 2.3 超聲波的傳播特性19-21
• 2.3.1 超聲波垂直入射到界面19-20
• 2.3.2 超聲波傾斜入射到界面20-21
• 2.3.3 超聲波的衰減21
• 2.4 超聲波發(fā)射聲場21-30
• 2.4.1 縱波波源軸線上的聲壓分布21-23
• 2.4.2 橫截面上的聲壓分布23-24
• 2.4.3 聲源尺寸、頻率對聲壓分布的影響24-28
• 2.4.4 波束指向性28
• 2.4.5 波束未擴散區(qū)和擴散區(qū)28
• 2.4.6 橫波發(fā)射聲場28-30
• 2.5 本章小結30-31
• 第3章 角焊縫的超聲波檢測工藝研究31-49
• 3.1 焊接接頭結構分析31-32
• 3.1.1 對接接頭的結構特點31
• 3.1.2 角接接頭的結構特點31-32
• 3.2 焊縫中的裂紋缺陷分析32-33
• 3.2.1 裂紋的形成原因分析32-33
• 3.2.2 裂紋的形式特征33
• 3.3 常規(guī)超聲波檢測工藝33-34
• 3.4 角焊縫的超聲波檢測工藝34-43
• 3.4.1 檢測面的選擇與準備35-36
• 3.4.2 檢測儀及耦合劑的選擇36
• 3.4.3 探頭的選擇36-38
• 3.4.4 檢測儀器的調節(jié)38
• 3.4.5 DAC曲線的優(yōu)化38-40
• 3.4.6 掃查方式40
• 3.4.7 檢測及探頭移動區(qū)域40-42
• 3.4.8 缺陷測量、記錄及等級評定42-43
• 3.5 檢測結果的回歸分析43-45
• 3.6 角焊縫檢測工藝的試驗驗證45-47
• 3.6.1 檢測面的選取45-46
• 3.6.2 探頭的選取46-47
• 3.6.3 檢測結果分析47
• 3.7 本章小結47-49
• 第4章 焊縫缺陷檢測的定量分析研究49-61
• 4.1 對接焊縫試件的制備49-50
• 4.2 探頭及標準試塊的選用50
• 4.3 對接焊縫試驗方案50-51
• 4.4 對接焊縫的試驗結果與分析51-54
• 4.4.1 測長方法的比較51
• 4.4.2 長度測量結果51-53
• 4.4.3 深度測量結果53-54
• 4.5 角焊縫模擬試件的制備54-55
• 4.6 探頭及標準試塊的選用55
• 4.7 角焊縫檢測的試驗結果與分析55-58
• 4.7.1 磁記憶檢測法的掃查結果55-56
• 4.7.2 超聲波檢測法的掃查結果56-57
• 4.7.3 檢測結果的準確性分析57-58
• 4.7.4 角焊縫缺陷的記錄58
• 4.8 在役設備檢測實例58-59
• 4.9 本章小結59-61
• 第5章 焊縫缺陷檢測的定性分析研究61-70
• 5.1 焊縫缺陷的波形特征61-63
• 5.1.1 焊縫缺陷靜態(tài)波形特征61-62
• 5.1.2 焊縫缺陷動態(tài)回波特征62-63
• 5.2 干擾回波的鑒別63-64
• 5.2.1 焊縫表面不平整干擾回波63
• 5.2.2 焊角干擾回波63-64
• 5.2.3 襯板干擾回波64
• 5.3 焊縫缺陷定性的步驟64-66
• 5.3.1 缺陷定性的影響因素64
• 5.3.2 焊縫缺陷的定性步驟64-66
• 5.4 焊縫缺陷定性的試驗研究66-69
• 5.4.1 焊縫缺陷定性法的應用66-68
• 5.4.2 缺陷尺寸對回波的影響68-69
• 5.5 本章小結69-70
• 第6章 小波分析在焊縫超聲檢測中的應用研究70-84
• 6.1 超聲波檢測的基本模型70-71
• 6.1.1 介質界面的吸收70
• 6.1.2 聲束散射、界面反射及背景噪聲70-71
• 6.1.3 超聲反射信號模型71
• 6.2 小波分析理論概述71-76
• 6.2.1 小波分析的基本特點72
• 6.2.2 小波降噪的基本原理72-73
• 6.2.3 小波降噪的實現(xiàn)方法73-75
• 6.2.4 小波降噪的結果評價方法75-76
• 6.3 小波降噪試驗76-81
• 6.3.1 不同小波函數(shù)的降噪結果76-77
• 6.3.2 不同閾值的降噪結果77-79
• 6.3.3 不同閾值處理方法的降噪結果79-80
• 6.3.4 小波降噪法的應用80-81
• 6.4 小波閾值處理方法的改進81-83
• 6.4.1 閾值函數(shù)的構造81-82
• 6.4.2 改進閾值函數(shù)的降噪結果82-83
• 6.5 本章小結83-84
• 結論84-86
• 參考文獻86-89
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果89-90
• 致謝90-91
• 作者簡介91

【參考文獻】

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本文編號：1004172