超聲導(dǎo)波在電廠管道完整性監(jiān)測中的應(yīng)用研究.pdf

1、電廠管道輸送的一般是高溫高壓,甚至帶有輻射性的介質(zhì),一旦泄露將會對周圍環(huán)境、人員造成重大傷害。歷史上曾多次發(fā)生由于電廠管道泄露而產(chǎn)生的人員傷亡事故。超聲導(dǎo)波技術(shù)是在傳統(tǒng)的超聲波檢測基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,具有長距離傳播、全壁厚檢測、不需去除覆蓋層等優(yōu)點,非常適合用于電廠管道的快速檢測,且有進(jìn)行在線監(jiān)測的潛力。
　　 本課題對超聲導(dǎo)波在電廠管路監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究,研究內(nèi)容包括:
　　 溫度變化引起材料物性改變時,管道中頻

2、散曲線的變化。分析了室溫到500℃溫度下,彈性模量、泊松比、密度對頻散曲線的綜合影響及各自的影響權(quán)重。結(jié)果表明當(dāng)溫度改變時,彈性模量的變化對頻散曲線的影響最大,低頻段的L(0,1)、L(0,2)、T(0,1)模態(tài)導(dǎo)波受材料物性影響較小。考慮從管壁外側(cè)施加載荷時導(dǎo)波的易激發(fā)性,將L(0,1)模態(tài)導(dǎo)波作為檢測波,并通過數(shù)值模擬驗證了利用基于波長匹配原則的單一換能器、梳狀換能器對所選模態(tài)導(dǎo)波的激勵。
　　 利用有限元方法對具有宏觀裂紋

3、管道中超聲導(dǎo)波的傳播進(jìn)行模擬,驗證了基于相匹配原則的斜入射換能器對L(0,2)模態(tài)的激勵,確定了此時導(dǎo)波反射系數(shù)隨裂紋的軸向、周向,以及徑向尺寸三個參數(shù)的變化關(guān)系。
　　 常規(guī)超聲無損檢測方法對大的缺陷比較靈敏,而在檢測均勻分布的微裂紋或材料性能退化時卻并不理想。本論文從數(shù)據(jù)處理以及非線性兩方面入手,分別研究了導(dǎo)波技術(shù)對早期微觀裂紋檢測的可行性。
　　 通過比較時域信號、傅里葉變換得到的頻域信號,以及矩陣束方法得到的頻散

4、曲線,發(fā)現(xiàn)了這三種數(shù)據(jù)表示方法在導(dǎo)波模態(tài)識別中的優(yōu)缺點。將矩陣束方法得到的頻散曲線變化用于管道的微損傷檢測中,能夠發(fā)現(xiàn)微損傷的存在,其靈敏度比時空變換方法更高,且能對微裂紋進(jìn)行定位。
　　 將超聲導(dǎo)波技術(shù)與非線性檢測方法相結(jié)合,可以得到諧導(dǎo)波檢測方法。通過對管道中二階諧縱向?qū)Рǖ募顥l件進(jìn)行數(shù)學(xué)求解,進(jìn)一步確定了管道中諧縱向?qū)Рǖ募铧c,并研究了諧導(dǎo)波的相對振幅與管道中微裂紋的尺寸之間的變化關(guān)系。
　　 本研究為處于不易