超声导波技术在管道缺陷检测中的研究

发布时间：2017-05-16 17:06

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【摘要】： 管道运输业在经济建设和国防工业中发挥着越来越重要的作用。维护管道安全运行,防止管道生产事故的发生是管道工业生产和安全管理部门一项很重要的工作。管道泄漏事故一旦发生,不仅造成大量物质损失,更为严重的是有可能带来人身伤亡事故。管道缺陷检测是油气管道安全检测的重要方面。传统常规的检测方法往往费时费事,而超声导波技术由于其具有检测效率高、速度快和检测管壁整个厚度等的优势,使这项技术在长距离快速检测和管道完整性评价等方面受到无损检测领域的广泛关注。 本文对超声导波技术应用于工业管道缺陷无损检测进行了理论和实验研究。首先,分析了国内外超声导波无损检测技术研究现状,介绍了超声导波的基本概念和原理;其次,详细推导了空心圆管中的导波理论,得出了空心圆管中柱面导波频散方程,对频散曲线进行了计算,分析了空心圆管中纵波、扭转波、弯曲波三种纵向模态导波;给出了在圆管中激励超声导波的方法,给出管道检测常用的导波模态L(0,2)和T(0,1)的激发方法;分析了管道中超声导波传播特性,包括导波的衰减特性和缺陷反射特性;在理论分析基础上,应用超声导波检测仪对管道缺陷进行检测实验,以轴对称纵向L(0,2)模态和扭转T(0,1)模态导波进行检测,实验结果与理论分析基本吻合。最后,对纵向L(0,2)模态和扭转T(0,1)模态导波检测结果进行分析,表明:纵向模态和扭转模态导波检测到了全部的焊缝等特征,对预制缺陷有回波信号,并可以较为准确的对缺陷定位;导波对周向缺陷较为敏感,证明了应用超声导波技术对工业管道进行无损检测的可行性;对两种模态的检测结果进行对比分析,前者的波形明显比后者复杂得多,表明纵向导波对所激发信号的轴对称性要求更高。
【关键词】：超声导波 管道 缺陷检测 无损检测
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH878.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 本课题的研究背景及意义7-9
• 1.2 国内外对本课题的研究历史和现状9-12
• 1.2.1 国外研究历史和现状9-11
• 1.2.2 国内研究历史和现状11-12
• 1.3 本课题的主要研究内容12-14
• 第二章 超声导波基本理论14-32
• 2.1 导波概念14-15
• 2.2 群速度与相速度15-16
• 2.3 导波的多模态性及频散现象16-18
• 2.4 板中的波18-25
• 2.4.1 板中的Lamb波18-22
• 2.4.2 板中的SH波22-24
• 2.4.3 板中导波的激励与接收24-25
• 2.5 圆管中的导波25-31
• 2.5.1 柱面导波基本理论25-29
• 2.5.2 空心圆管中柱面导波模态分析29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 超声导波应用于长距离工业管道无损检测32-48
• 3.1 应用超声导波进行工业管道无损检测的特点32-34
• 3.2 圆管中激励超声导波34-44
• 3.2.1 激励超声导波的传感器34-37
• 3.2.2 导波模态选择37-39
• 3.2.3 激励信号波形及频率选择39-41
• 3.2.4 传感器布置对导波信号的影响41-44
• 3.3 工业管道中导波传播特性44-45
• 3.3.1 导波的衰减44
• 3.3.2 导波的反射44-45
• 3.4 可能影响检测结果的因素45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 实验研究48-57
• 4.1 实验设备组成与信号解释48-51
• 4.1.1 实验设备组成48-50
• 4.1.2 信号解释50-51
• 4.2 工业管道检测实验51-55
• 4.2.1 实验数据收集51-53
• 4.2.2 纵向L(0,2)模态检测53-54
• 4.2.3 扭转T(0,1)模态检测54-55
• 4.3 检测结果分析及对比55
• 4.4 管道超声导波无损检测局限性55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 全文总结57-59
• 参考文献59-64
• 发表论文和科研情况说明64-65
• 致谢65

【引证文献】

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本文编号：371408