超声波技术在压力容器焊缝检测中应用试验研究

发布时间：2017-10-10 04:00

  本文关键词：超声波技术在压力容器焊缝检测中应用试验研究

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【摘要】：石油化工行业离不开压力容器,其安全性直接关系到人们的生命和财产安全。压力容器中诸多角接接头的焊接结构比较复杂、受力状况差,检测难度大,漏检率高。国家《锅炉和压力容器安全监察规程》早年有规定,设备主要受压焊缝中不允许有角焊缝。随着科学技术的发展和新材料的应用,近些年许多设备中出现了承受压力的角焊缝。这就对角焊缝的检测提出了新要求,2013年新出版了国家标准,但国标中框架性的指导原则多,对诸多行业存在的各种类型的承压角焊缝检测缺少具体的指导细则,由于角焊缝位置的特殊性,一般的探测方法容易造成缺陷的漏检和误判,选择一种适合的探伤方法,是保证角焊缝检测质量的关键。本文先用MATLAB绘制了超声波声场的声压分布情况,比较了变换不同参数时声压分布的变化规律,为探头的选择提供了准确合理的依据；而后分析了焊缝裂纹缺陷的形成原因及基本特征,并通过检测7组带有不同深度的预制裂纹的平板对接焊缝试件,研究了裂纹类缺陷的定量、定位方法,提出用回归分析法消除测量不确定度的定量法,对在役设备的安全检测有较大参考价值。对于角焊缝的检测,本文研究的这种工程上常见T型角焊缝试件为单面开坡口型式,标准中没有完全对应的类型,需要参照相关类型焊缝的检测规定,而且国标是原则性条款,没有具体的检测细则和工艺。本文详细分析了角接接头的结构特征,通过试验对比分析研制了一套角焊缝检测工艺,主要研究了检测面及探头的选择、检测及探头移动区域的范围、DAC曲线的制作等具体的检测细则等内容。随后通过检测3组带有预制裂纹的角接接头试件,验证了其合理性。此检测工艺还对企业在用设备进行了检测,面对复杂的设备结构,课题试验时先用磁记忆检测仪扫查角焊缝,再用超声波扫查,提高了检测效率与准确率。用图形绘制了缺陷的具体位置,更加直观,便于此类缺陷的定位、定性、定量的判断。针对超声检测不同缺陷定性难的问题,本文分析了不同类缺陷的基本特征,分析对比了其波形特点,分析了7组不同裂纹的深度、宽度的试件对检测波形的影响。总结了一种定性分析方法,用该方法能较准确判断出缺陷类型。最后,因干扰信号不利于评判工件质量,本文采用小波分析法将这些噪声成功去除,通过比较不同的去噪参数,获得了适合超声波信号降噪的最佳小波函数、阈值以及阈值处理法等优化参数,并提出一种新的小波阈值函数,提高了信噪比。
【关键词】：超声检测 对接焊缝 角焊缝 定量分析 定性分析 小波分析
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG441.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题来源及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 超声检测技术的研究现状13-14
• 1.2.2 压力容器焊缝检测的研究现状14-15
• 1.2.3 小波分析的研究现状15-16
• 1.3 存在的问题16
• 1.4 本文研究内容16-18
• 第2章 超声波检测机理的仿真研究18-31
• 2.1 超声波检测的基本原理18
• 2.2 超声波的分类18-19
• 2.3 超声波的传播特性19-21
• 2.3.1 超声波垂直入射到界面19-20
• 2.3.2 超声波倾斜入射到界面20-21
• 2.3.3 超声波的衰减21
• 2.4 超声波发射声场21-30
• 2.4.1 纵波波源轴线上的声压分布21-23
• 2.4.2 横截面上的声压分布23-24
• 2.4.3 声源尺寸、频率对声压分布的影响24-28
• 2.4.4 波束指向性28
• 2.4.5 波束未扩散区和扩散区28
• 2.4.6 横波发射声场28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 角焊缝的超声波检测工艺研究31-49
• 3.1 焊接接头结构分析31-32
• 3.1.1 对接接头的结构特点31
• 3.1.2 角接接头的结构特点31-32
• 3.2 焊缝中的裂纹缺陷分析32-33
• 3.2.1 裂纹的形成原因分析32-33
• 3.2.2 裂纹的形式特征33
• 3.3 常规超声波检测工艺33-34
• 3.4 角焊缝的超声波检测工艺34-43
• 3.4.1 检测面的选择与准备35-36
• 3.4.2 检测仪及耦合剂的选择36
• 3.4.3 探头的选择36-38
• 3.4.4 检测仪器的调节38
• 3.4.5 DAC曲线的优化38-40
• 3.4.6 扫查方式40
• 3.4.7 检测及探头移动区域40-42
• 3.4.8 缺陷测量、记录及等级评定42-43
• 3.5 检测结果的回归分析43-45
• 3.6 角焊缝检测工艺的试验验证45-47
• 3.6.1 检测面的选取45-46
• 3.6.2 探头的选取46-47
• 3.6.3 检测结果分析47
• 3.7 本章小结47-49
• 第4章 焊缝缺陷检测的定量分析研究49-61
• 4.1 对接焊缝试件的制备49-50
• 4.2 探头及标准试块的选用50
• 4.3 对接焊缝试验方案50-51
• 4.4 对接焊缝的试验结果与分析51-54
• 4.4.1 测长方法的比较51
• 4.4.2 长度测量结果51-53
• 4.4.3 深度测量结果53-54
• 4.5 角焊缝模拟试件的制备54-55
• 4.6 探头及标准试块的选用55
• 4.7 角焊缝检测的试验结果与分析55-58
• 4.7.1 磁记忆检测法的扫查结果55-56
• 4.7.2 超声波检测法的扫查结果56-57
• 4.7.3 检测结果的准确性分析57-58
• 4.7.4 角焊缝缺陷的记录58
• 4.8 在役设备检测实例58-59
• 4.9 本章小结59-61
• 第5章 焊缝缺陷检测的定性分析研究61-70
• 5.1 焊缝缺陷的波形特征61-63
• 5.1.1 焊缝缺陷静态波形特征61-62
• 5.1.2 焊缝缺陷动态回波特征62-63
• 5.2 干扰回波的鉴别63-64
• 5.2.1 焊缝表面不平整干扰回波63
• 5.2.2 焊角干扰回波63-64
• 5.2.3 衬板干扰回波64
• 5.3 焊缝缺陷定性的步骤64-66
• 5.3.1 缺陷定性的影响因素64
• 5.3.2 焊缝缺陷的定性步骤64-66
• 5.4 焊缝缺陷定性的试验研究66-69
• 5.4.1 焊缝缺陷定性法的应用66-68
• 5.4.2 缺陷尺寸对回波的影响68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第6章 小波分析在焊缝超声检测中的应用研究70-84
• 6.1 超声波检测的基本模型70-71
• 6.1.1 介质界面的吸收70
• 6.1.2 声束散射、界面反射及背景噪声70-71
• 6.1.3 超声反射信号模型71
• 6.2 小波分析理论概述71-76
• 6.2.1 小波分析的基本特点72
• 6.2.2 小波降噪的基本原理72-73
• 6.2.3 小波降噪的实现方法73-75
• 6.2.4 小波降噪的结果评价方法75-76
• 6.3 小波降噪试验76-81
• 6.3.1 不同小波函数的降噪结果76-77
• 6.3.2 不同阈值的降噪结果77-79
• 6.3.3 不同阈值处理方法的降噪结果79-80
• 6.3.4 小波降噪法的应用80-81
• 6.4 小波阈值处理方法的改进81-83
• 6.4.1 阈值函数的构造81-82
• 6.4.2 改进阈值函数的降噪结果82-83
• 6.5 本章小结83-84
• 结论84-86
• 参考文献86-89
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果89-90
• 致谢90-91
• 作者简介91

【参考文献】

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本文编号：1004172