压力容器管道结构中T波检测横/纵向裂纹的可行性研究文献综述

 2021-11-02 20:43:27

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1.研究背景及意义压力容器是具有爆炸危险的特种承压设备,承受着高温、低温、易燃、易爆、剧毒或腐蚀介质的高压力,在石油、化工、钢铁、造纸、医药、食品和城市公用等行业得到了广泛使用。

在恶劣的工作环境下,压力容器结构内部往往会发生一定程度的损坏,有必要对其开展无损检测研究,从而确保结构安全。

超声波技术作为一种重要的损伤检测手段,具有诸如检测尺寸范围广、灵敏度高以及操作简单等一系列优点。

论文面向压力容器管道结构的超声波无损检测研究,开展T模态对常见横/纵向裂纹检测的可行性研究,为后续损伤检测研究中的模态选择乃至传感器选型、信号处理方法设计等提供坚实的理论基础。

压力管道及压力容器在生产应用中,质量检测作业的实施应用超声波无损检测技术,这是常见的一种无损检测技 术。

超声波无损检测技术在压力管道以及压力容器的检测作 业实施中,主要通过架设超声波发射装置、安装超声波信号 接收装置、调试检测软件的方式以及安装部分传感器的方式 进行压力管道及压力容器的质量检测作业。

具体的作业原理 为:超声波检测利用超声波能在弹性介质中传播,在界面上 产生反射、折射等来探测材料内部或表面缺陷,通过超声波 传播及返回过程中产生的阻碍、测绘曲线的波动现象和规 律,分析压力管道及压力容器中是否存在缺陷,例如夹渣、 裂纹、未熔合以及其他质量问题。

其中,超声波无损检测技 术在实施中不但检测厚度大,而且灵敏度高、速度快、成本 低,能对缺陷定位和定量;具备适用性强、检测效率高以及 安全等优势,普遍应用于各类压力装置设备的质量检测中。

超声导波(guided waves ultrasonic)技术[1]是一项 近年来广受关注的无损检测技术.导波是一种由于 介质边界的存在而被限制在介质中传播的,同时其传 播方向平行于介质边界的波.关于超声导波的发展 大致可分为两个时期.一是理论研究时期,较早期的 研究由一些著名的学者完成,他们 在波动力学和弹性力学方面为超声导波的理论研究提供了基础.其中英国力学家 Lamb 发现了薄层中传播的导波,并推导出此类导波的 Rayleigh-Lamb超越方程,此导波后被称为兰姆波(Lamb wave).1923 年,Ghosh[2]首先推导出了空心圆柱壳中波传播的线 弹性解,Love基于板壳理论对超声导波在空心圆 柱壳中的传播规律进行了分析及研究 .1957年, Cooper等分析了在空心圆柱壳中非轴对称波的 传播规律.1959年,Gazis[3-4]研究空心柱体中导波 的传播规律,得到了空心柱体中纵向模态及扭转模态 导波的表达式.Armenakas[5]等研究超声导波在空心圆柱中的传播规律,提出了导波的多模态特性,并基 于频散曲线给出了导波的多种模态.然而,此时业界对超声导波的认识仅停留于理论阶段,相对而言,其 应用并不成熟.本文通过研究国内外现有的超声导波无损检测技术,发现现有的无损检测技术对管道横/纵裂纹的检测没有一个方便直接的方法,因此通过理论计算以及计算机模拟,进行一个对压力容器管道结构中检测横/纵向裂纹的可行性研究2. 超声导波在管道损伤检测中的研究现状2.1 超声波损伤检测的原理以及发展20世纪六七十年代,基于成熟而深入的理论研究,超声导波从理论逐渐走向应用。

Silk 和 Bainton[6]首先实现了用压电探头从管道内壁激励,在蒸汽管道 中激励 L(0,1)模态超声导波,并用于管道裂纹检测。

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