【摘要】：厚壁管道在核電站中占有非常重要的地位,被形象比喻為核電站的“血管”,其健康狀況的好壞,對(duì)國(guó)家能源戰(zhàn)略發(fā)展和社會(huì)安定起著至關(guān)重要的作用。常用的無(wú)損檢測(cè)手段難以快速掃查并檢出厚壁管道中的缺陷,而周向蘭姆波沿管道周向傳播,沿軸向進(jìn)行快速掃查,可實(shí)現(xiàn)對(duì)厚壁管道的全范圍檢測(cè)。本文基于周向蘭姆波理論,從理論頻散特性、傳播特性和模態(tài)成分識(shí)別、缺陷檢測(cè)等方面開(kāi)展了厚壁管道周向蘭姆波檢測(cè)技術(shù)的研究工作。首先,基于周向蘭姆波基本理論,比較了薄壁管道與厚壁管道的周向蘭姆波頻散曲線,計(jì)算了不同尺寸參數(shù)厚壁管道中周向蘭姆波的頻散曲線、頻率與入射角關(guān)系以及模態(tài)位移分布,對(duì)周向蘭姆波的頻散特性進(jìn)行了理論研究。計(jì)算發(fā)現(xiàn)周向蘭姆波頻散曲線與壁厚的大小緊密相關(guān),而對(duì)外徑的變化不敏感;結(jié)合文獻(xiàn)資料與分析結(jié)果,最終確定選取激勵(lì)頻率0.5MHz、入射角30~60°進(jìn)行檢測(cè)方法研究;管道壁厚的變化會(huì)影響各模態(tài)的振動(dòng)位移分布特征,其中CL3~CL6模態(tài)位移分布較為均勻,有利于發(fā)現(xiàn)整個(gè)壁厚范圍內(nèi)的缺陷。其次,針對(duì)周向蘭姆波在厚壁管道中傳播的復(fù)雜性,從檢測(cè)參數(shù)對(duì)傳播信號(hào)影響、不同厚壁管道中周向蘭姆波傳播特性等方面對(duì)周向蘭姆波的傳播特性進(jìn)行了深入研究。考慮信號(hào)的幅值大小和時(shí)域分辨率,確定后續(xù)實(shí)驗(yàn)的激勵(lì)信號(hào)周期數(shù)取為10,不同入射角度對(duì)周向蘭姆波的傳播信號(hào)影響較大,隨著入射角減小,信號(hào)的波包寬度增大,0.5MHz頻率分量對(duì)應(yīng)的模態(tài)數(shù)量增多,頻散變嚴(yán)重。對(duì)三個(gè)不同壁厚的厚壁管道,通過(guò)波包幅度和波包寬度兩個(gè)波形參數(shù)分析研究了周向蘭姆波的傳播特性,厚壁管道中周向蘭姆波傳播波幅會(huì)隨傳播距離增大呈波動(dòng)性衰減,波包寬度則幾乎呈線性增大。然后,基于連續(xù)小波變換對(duì)不同入射角下壁厚25mm管道中傳播的周向蘭姆波傳播模態(tài)進(jìn)行了擬合識(shí)別,并分析了各個(gè)模態(tài)的衰減,不同入射角度在厚壁管道中傳播的主要模態(tài)不同,主要模態(tài)導(dǎo)波幅值隨著傳播距離增大而呈波動(dòng)性變化。最后,在三個(gè)不同壁厚的厚壁管道試塊上設(shè)計(jì)了一系列缺陷,開(kāi)展了厚壁管道周向蘭姆波檢測(cè)的檢測(cè)能力與檢測(cè)靈敏度、缺陷回波模態(tài)分析、缺陷回波傳播機(jī)理等關(guān)鍵問(wèn)題的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)入射角度的適當(dāng)選取可以實(shí)現(xiàn)厚壁管道內(nèi)外壁缺陷的檢出;不同入射角的檢測(cè)靈敏度不同,對(duì)于內(nèi)壁缺陷,僅在入射角37°時(shí)能檢出6mm缺陷,對(duì)于外壁缺陷,入射角55°對(duì)外壁缺陷最為敏感,在壁厚25mm管道中最小可發(fā)現(xiàn)外壁1mm缺陷,壁厚較小管道的外壁缺陷檢測(cè)靈敏度更高。外壁缺陷回波在傳播距離較遠(yuǎn)處會(huì)發(fā)生頻散和模態(tài)轉(zhuǎn)換,缺陷尺寸大小則會(huì)影響模態(tài)成分的分布。利用幾何聲學(xué)原理對(duì)入射角37°檢測(cè)壁厚25mm管道時(shí)缺陷回波的傳播機(jī)理進(jìn)行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)此時(shí)的缺陷回波存在橫波成分,且橫波占主要能量,導(dǎo)致了缺陷回波幅值隨傳播距離增大呈規(guī)律性地波動(dòng)變化。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM623

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張旭;安志武;廉國(guó)選;王小民;;薄壁管道內(nèi)壁缺陷的周向?qū)Рz測(cè)[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);2016年06期

2 戴翔;羅更生;張勇芳;李丁;盧超;;厚壁管道周向超聲導(dǎo)波缺陷檢測(cè)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2016年05期

3 李明亮;鄧明晰;高廣健;;復(fù)合圓管界面特性對(duì)周向超聲導(dǎo)波二次諧波發(fā)生效應(yīng)的影響分析[J];物理學(xué)報(bào);2016年19期

4 姜慶新;牛緯濤;古永安;;分次多種探傷方法組合檢測(cè)在厚壁管道施工中的應(yīng)用[J];石油化工建設(shè);2016年04期

5 張?jiān)跂|;彭國(guó)平;戴翔;韓志偉;;厚壁管道缺陷周向SH導(dǎo)波檢測(cè)的有限元模擬研究[J];南昌航空大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年04期

6 高廣健;鄧明晰;李明亮;劉暢;;管間界面特性對(duì)周向超聲導(dǎo)波傳播特性的影響[J];物理學(xué)報(bào);2015年22期

7 張?jiān)跂|;彭國(guó)平;韓志偉;;厚壁管道缺陷超聲周向?qū)Рz測(cè)實(shí)驗(yàn)研究[J];南昌航空大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年03期

8 葛建明;劉興林;戴翔;盧超;張路根;袁耿明;邱洪;張琦;高勁松;;基于周向?qū)Рǖ暮癖诠艿廊毕輽z測(cè)及成像[J];無(wú)損檢測(cè);2015年08期

9 王福賓;周成文;曹永利;李長(zhǎng)閣;宋章喜;;包裹防腐層的油氣管道中的剪切周向?qū)Р╗J];油氣儲(chǔ)運(yùn);2015年07期

10 牟彥春;朱曉智;金南輝;;超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)在電站鍋爐厚壁管道檢測(cè)中的應(yīng)用[J];無(wú)損檢測(cè);2014年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 高廣健;鄧明晰;李明亮;白云山;;弱界面雙層圓管結(jié)構(gòu)中的周向超聲導(dǎo)波[A];2014年中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)全國(guó)聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 馬書(shū)義;管道超聲導(dǎo)波損傷檢測(cè)與特征識(shí)別[D];大連理工大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 孫昊昱;厚壁鋼管缺陷水浸超聲檢測(cè)技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

2 房云龍;TRL相控陣探頭聚焦聲場(chǎng)特性分析[D];大連理工大學(xué);2014年

3 瞿寧;厚壁CCASS管道相控陣超聲檢測(cè)聚焦特性研究[D];大連理工大學(xué);2013年

4 頡小東;基于周向?qū)Р夹g(shù)的厚壁管道檢測(cè)試驗(yàn)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

5 楊力;厚壁CCASS管道焊縫相控陣超聲檢測(cè)探頭的優(yōu)選[D];大連理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2742506