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基于超声导波的管道焊缝区缺陷检测研究
| 论文题名： | 基于超声导波的管道焊缝区缺陷检测研究 |
| 关键词： | 管道焊缝区;缺陷检测;超声导波;数值模拟 |
| 摘要： | 为保障管道运行安全，需要对其进行定期检测，超声导波相对传统无损检测技术具有传播距离远、检测效率高等优点，近年来有很多研究将超声导波应用到管道缺陷检测中，但是因超声导波和焊接结构的复杂性，较少有针对管道焊缝区（焊缝及其邻近区域的总称）缺陷的详细研究。而焊缝区缺陷，是影响管道安全的重要因素，所以对管道焊缝区缺陷超声导波检测方法的研究有很大现实意义。 本文通过数值模拟和试验方法，针对焊缝裂纹、孔洞缺陷，近焊缝裂纹、孔洞缺陷，多焊缝管道焊缝裂纹缺陷及充水与埋地管道焊缝裂纹缺陷，进行了检测分析，研究了不同缺陷对焊缝回波的影响，为管道焊缝区缺陷的检测提供了依据。本文主要工作和成果如下： 1)在导波的形成机理和频散现象等导波理论的基础上，分析了真空、充水与埋地管道中超声导波的频散曲线，确定了导波检测激励信号与激励频率的选择方法，研究了管道焊缝区的结构和缺陷，提出了用于判断管道焊缝区缺陷的对称与非对称模态分离算法。 2)结合焊缝区结构和超声导波的复杂性，基于ANSYS有限元分析软件建立了管道焊缝区缺陷分析模型，通过分析轴向及周向位移云图，研究了焊缝处模态转换情况，并应用对称与非对称模态分离算法，分析了不同缺陷焊缝回波中的非对称模态，及其随缺陷截面缺损率变化的情况。 3)建立了导波激励接收试验系统，设计了试验方案，分别对焊缝区裂纹、孔洞缺陷，多焊缝管道焊缝裂纹缺陷进行了试验研究，应用对称与非对称模态分离算法研究了焊缝回波中的非对称模态。研究发现，含缺陷的焊缝回波与不含缺陷的焊缝回波相比，非对称模态明显增多，当非对称模态与对称模态幅值比大于0.2时，基本可以判断焊缝区含有缺陷，且非对称模态与对称模态幅值比随缺陷截面缺损率的增大而增大；考虑到实际应用情况，还进行了充水与埋地管道焊缝裂纹缺陷的导波检测试验。 本文使用超声导波检测管道焊缝区缺陷，通过数值模拟与试验研究，证明了应用超声导波检测管道焊缝区缺陷的可行性，研究工作为判断管道焊缝区缺陷提供了理论与工程应用依据。 |
| 作者： | 刘秋阁 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 姜银方 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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