【摘要】：內(nèi)襯防腐蝕管道是由內(nèi)襯塑管和外層鋼管復(fù)合而成,具有優(yōu)異的輸送性能、耐蝕性能和較高的機(jī)械強(qiáng)度,廣泛地應(yīng)用于石油化工行業(yè)、流體運(yùn)輸系統(tǒng)及各種工程設(shè)備中。內(nèi)襯塑管在正常運(yùn)行情況下能夠阻止管道發(fā)生腐蝕,避免事故的發(fā)生,然而內(nèi)襯防腐蝕管道在生產(chǎn)過程和使用過程中容易產(chǎn)生分層缺陷,若沒能及時(shí)檢測(cè),可能導(dǎo)致管道失去防腐功能進(jìn)而發(fā)生破裂,分層缺陷目前沒有有效的無損檢測(cè)手段。超聲導(dǎo)波方法是近年來出現(xiàn)的新型無損檢測(cè)技術(shù),具有檢測(cè)范圍大,檢測(cè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文以“基于超聲導(dǎo)波的內(nèi)襯防腐蝕管道分層缺陷檢測(cè)技術(shù)研究”為題,分析超聲導(dǎo)波在內(nèi)襯防腐蝕管道中的傳播特性,提出分層缺陷檢測(cè)方法,并開展實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,本文為內(nèi)襯防腐蝕管道分層缺陷的檢測(cè)提供一種新思路和新方法,具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值。論文主要工作包括:(1)根據(jù)內(nèi)襯防腐蝕管道的生產(chǎn)使用過程和結(jié)構(gòu)特性,確定分層缺陷的檢測(cè)需求,基于超聲導(dǎo)波的傳播特性,理論分析超聲導(dǎo)波在管道,特別是雙層管道中的傳播規(guī)律,通過建立仿真模型,探索單一導(dǎo)波在單-雙層界面的傳播規(guī)律,進(jìn)一步研究在管道表面激勵(lì)下,分層缺陷對(duì)超聲導(dǎo)波的透射信號(hào)和反射信號(hào)的影響。(2)基于仿真分析中超聲導(dǎo)波透射信號(hào)對(duì)分層缺陷的反映,提出了基于反射信號(hào)的分層缺陷定位方法。該方法通過在管道表面激勵(lì)漢寧窗調(diào)制正弦信號(hào),在適當(dāng)?shù)奈恢貌杉盘?hào),進(jìn)而對(duì)比透射信號(hào)的幅值來評(píng)估分層缺陷損傷程度。(3)開展了基于反射信號(hào)的仿真分析,根據(jù)缺陷回波與正�；夭ɑ殳B的情況,通過對(duì)比有無缺陷損傷狀態(tài)下的反射回波信號(hào),提出了基于EMD和匹配追蹤算法的缺陷回波提取方法,該方法結(jié)合缺陷回波信號(hào)的時(shí)域位置和波速,實(shí)現(xiàn)對(duì)分層缺陷的定位。(4)將非線性超聲調(diào)制技術(shù)引入內(nèi)襯防腐蝕管道分層缺陷的損傷程度研究,首先理論研究?jī)?nèi)襯防腐蝕管道的非線性現(xiàn)象,探討單一頻率激勵(lì)下和高低頻調(diào)制信號(hào)激勵(lì)下管道的非線性系數(shù),根據(jù)不同非線性分量的產(chǎn)生條件提出了基于高次單一諧波和基于旁瓣分量的兩種非線性分量測(cè)量方法,基于離散傅里葉變換和小波包分析,提出了基于幅值和基于小波能量值的非線性分量評(píng)估方法,并將小波能量值引入非線性系數(shù),利用基于小波能量值的非線性系數(shù)評(píng)估分層缺陷損傷。(5)搭建內(nèi)襯防腐蝕管道分層缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開展基于超聲導(dǎo)波反射信號(hào)和透射信號(hào)的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所提出的透射信號(hào)幅值法評(píng)估分層缺陷的有效性,對(duì)比無缺陷和有缺陷的反射信號(hào),通過匹配追蹤提取缺陷回波,證明該方法能較好地定位分層缺陷,定位誤差低于5%;進(jìn)行基于非線性分量的分層缺陷損傷評(píng)估實(shí)驗(yàn),分別激勵(lì)單一頻率的超聲和高低頻超聲,提取對(duì)應(yīng)的非線性分量,采用傅里葉變換和小波能量值法進(jìn)行分析,結(jié)果表明三次諧波的基于小波能量值的非線性系數(shù)隨著缺陷寬度的增大而減小,基本呈線性關(guān)系,能較好地反映分層缺陷損傷情況;和頻分量的基于小波能量值的非線性系數(shù)大致隨著分層缺陷寬度的增大而減小。因此可以利用這兩種非線性特征量來衡量分層缺陷損傷程度。
【圖文】：

提出了基于超聲導(dǎo)波和非線性超聲的分層缺陷檢測(cè)方法防腐蝕管道防腐層界面損傷分析防腐蝕管道結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)過程腐管道又叫襯塑管道，屬于鋼塑復(fù)合管道的一種，這種管道是通涂敷粘接劑后套入尺寸匹配的鋼管內(nèi)，通過一系列的加熱、加壓層鋼管與內(nèi)襯塑管粘結(jié)在一起而得到的。內(nèi)襯防腐蝕管道以外層，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，運(yùn)輸?shù)牧黧w則與內(nèi)襯塑管相接觸，避免腐蝕的情況，內(nèi)襯防腐蝕管道特殊的結(jié)構(gòu)性能使其被廣泛應(yīng)用于、氣體、礦漿及各種化工原料的輸送中，如果內(nèi)襯的塑料層是食于食品加工廠等行業(yè)。襯塑鋼管的工藝流程如圖 2-2 所示：

兩者粘結(jié)在一起，保持壓力對(duì)管道進(jìn)行噴淋冷卻，，使管道定型，下壓修整檢驗(yàn)后，即得到符合規(guī)格的內(nèi)襯防腐蝕管道。一般要求內(nèi)襯塑管各個(gè)位置的壁厚偏差最大不超過14%。生產(chǎn)內(nèi)襯防腐蝕管道過程中的主要工藝參數(shù)包括溫度設(shè)置、加熱及冷卻時(shí)間設(shè)定、壓力設(shè)定，同時(shí)還需根據(jù)加熱爐結(jié)構(gòu)、保溫效果、塑管性能等對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。內(nèi)襯防腐管道中的內(nèi)襯塑管根據(jù)使用用途一般采用環(huán)氧樹脂（Epoxy）、聚乙烯（PE）、交聯(lián)聚乙烯（PEX）、硬聚氯乙烯（PVC-U）、氯化聚乙烯（CPVC）、聚丙烯（PP）、ABS、PP-R 等高分子材料。鋼管則一般選用普通的鍍鋅鋼管，焊管或無縫管皆可。粘接劑一般采用性能穩(wěn)定可靠且在高溫下不易發(fā)生老化的改性 PE 等高分子材料，要求材料在加熱溫度下具有較好的粘結(jié)效果，與外層鋼管和內(nèi)襯塑管均具有較高的結(jié)合度。由于粘結(jié)劑厚度一般為 0.2-0.28mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)外層厚度，且材料參數(shù)與內(nèi)襯塑管較為接近，因此在缺陷檢測(cè)中可以將粘結(jié)劑與內(nèi)襯塑管視為一體，即認(rèn)為內(nèi)襯防腐蝕管道由內(nèi)層塑管與外層鋼管組成。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE65;TQ050.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2610278