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管道结构腐蚀损伤声发射监测技术研究
| 论文题名： | 管道结构腐蚀损伤声发射监测技术研究 |
| 关键词： | 管道结构;腐蚀损伤;聚类分析;泄漏定位;声发射监测 |
| 摘要： | 管道结构作为一种广泛应用的工程结构，其承担着重要的生产使命，需要长时间服役。管道结构失效破坏，产生严重的负面影响甚至导致灾难发生，保证管道结构的安全意义重大，对管道结构进行健康监测是保证管道工程正常使用的最有效手段。管道结构失效的最主要原因之一是管道腐蚀破坏，其不仅导致管道结构承载能力的降低，甚至还直接导致管道结构的腐蚀穿孔泄漏，是各类管道工程事故防范的重点。本文通过声发射检测技术对管道结构腐蚀损伤进行监测研究，主要的内容包括: (1)开展了钢制管道腐蚀破坏声发射监测实验研究。介绍了管道腐蚀机理，设计了钢制管道加速电化学腐蚀实验，整个实验过程进行了声发射动态监测，获取了管道腐蚀损伤全过程声发射监测信号。通过声发射信号特征参数分析，得出了管道腐蚀声发射信号的特性，并将管道腐蚀过程划分成腐蚀孕育期、腐蚀加速期、腐蚀稳定期、腐蚀基本停滞期四个阶段。通过波形分析，区分出了不同峰频所对应信号的波形特征和频谱。 (2)为了确定管道腐蚀损伤不同的声发射源，对管道腐蚀声发射信号进行了聚类分析。首先进行了管道腐蚀声发射信号数据主成分分析，降低了信息冗余量。然后采用K均值算法和模糊C均值算法对管道腐蚀声发射信号进行了聚类分析并进行了比较分析。通过二者的有效性分析确定了最佳聚类类别数。二者对管道腐蚀声发射信号分类识别的结果完全一致，有效识别了管道腐蚀过程中的损伤源和噪声源。根据各类信号的相关特征参数累积曲线，揭示了各类信号的发生发展过程，得到了管道腐蚀损伤源对应的声发射信号类别。 (3)利用声发射技术对管道腐蚀穿孔泄漏进行了定位研究。首先研究了管道声发射信号衰减特性，证实声发射信号在钢制管道上传播特性良好。通过模拟天然气管道泄漏过程，设计了高压管道气体泄漏检测和定位实验。分析了不同管道压强下泄漏声发射信号的特征;利用小波分析技术对泄漏信号进行降噪处理，通过互相关函数法对去噪后的泄漏信号进行了时延估计，采用时差定位法对泄漏源进行了定位计算，取得了良好的定位精度。 |
| 作者： | 杨辉 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李冬生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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