燃气管道腐蚀缺陷电磁超声检测方法

发布时间：2021-05-31 14:02

　　电磁超声可用于燃气管道的内检测,但外部的腐蚀缺陷会影响厚度检测。为了研究腐蚀形成的斜面缺陷对电磁超声测厚的影响,分析了横波在斜面试件中传播和反射,发现使用横波电磁超声换能器进行斜面测量中误差产生的原因为横波的到时差异,并用基于COMSOL的有限元模型对换能和测厚过程/进行仿真,最后通过缺陷钢板的实验验证分析的结论。研究发现在小倾角的斜面缺陷情况下,测得厚度偏大;斜面越陡,误差越大。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(08)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

横波电磁超声传感器结构示意图

斜面检测时横波的传播路径如图2所示。探头的直径为D,斜面的倾角θ,以探头中心对应表面位置为原点O建立坐标轴,探头中心位置对应的斜面厚度为h,称为中心厚度。探头产生的横波向下传播到达斜面后发生反射,部分声波回到线圈。由于反射纵波的能量较小且反射角更大,因此只分析反射横波。考虑两个特殊位置的入射波:入射点为A1的回波位置在线圈左边缘A2,入射点在右边缘 B1的回波位置在B2。对于x位置入射的横波来说,回波的位置为x-(h-x·tanθ)·tan2θ,要求能检测到回波,则需要满足B2点在线圈范围内,即:

通过COMSOL对横波电磁超声换能过程进行仿真。模型结构示意如图3所示。模型由带斜面缺陷的试件、螺旋线圈、永磁体和空气域组成。探头直径D=20 mm,与缺陷同宽,线圈匝数为5,导线间距为1 mm,提离距离为1 mm,试件厚度H=8 mm。线圈激励函数为频率4 MHz的经过汉宁调制的正弦脉冲信号。在二维平面内,线圈左右两侧所通过的电流时刻相反。

【参考文献】：
期刊论文
[1]曲折线圈型电磁超声表面波换能器的优化设计[J]. 康磊,金昱,潘峰,苏日亮.  仪表技术与传感器. 2015(06)
[2]电磁超声换能器三维有限元分析及优化设计[J]. 王淑娟,康磊,李智超,翟国富.  中国电机工程学报. 2009(30)
[3]埋地管道无损检测技术[J]. 沈功田,景为科,左延田.  无损检测. 2006(03)
[4]腐蚀管线的剩余寿命预测[J]. 帅健.  石油大学学报(自然科学版). 2003(04)



本文编号：3208399