基于SH模态导波杆的电站高温结构壁厚测量方法

提出了一种基于SH模态导波杆的电站高温结构壁厚测量方法,该方法使用导波杆将压电传感器与高温被测结构隔开。通过研究发现非频散SH模态导波能通过矩形横截面导波杆将导波信号由传感器导入到高温被测结构中。实验验证了通过特定夹具以干耦合方式将导波杆固定在被测结构表面可以获得较好的信号。使用2MHz中心频率下的汉宁窗调制正弦波信号实现了对处于不同温度被测结构壁厚的监测,室温（25℃）时,壁厚测量值与实际厚度相差0.016mm,高温被测结构实验信号也非常好,波速测量值与拟合曲线所得速度值误差范围为0.1%～2.5%。     

基于SH波的埋地管道泄漏监测方法

埋地管道在服役过程中受到工作载荷波动、周围环境变化等复杂因素的影响,易发生泄漏等事故,建立一种泄漏定量在线监测技术是提升埋地管道运行安全性的有效手段。为此探索了黏性媒质对矩形横截面杆中SH波传播的影响规律,研究了SH波衰减与粘滞系数和波导杆结构的相互影响规律。研究发现粘滞系数和波导杆表面积分别与SH波衰减呈现单调对应关系,推导了波导杆中的SH波衰减粘滞阻尼方程,设计了一种基于SH波衰减的埋地管道泄漏在线监测湿度传感器,建立了基于SH波的埋地管道泄漏监测方法。搭建试验台,开展SH波湿度传感器监测埋地管道泄漏可行性试验。试验发现,当湿度传感器选定并且埋入深度固定时,SH波衰减公式可以定量地表征土壤的湿度,根据SH波衰减公式测量土壤湿度相对误差不大于8%,即基于湿度传感器建立的埋地管道泄漏监测方法能定量地判断管道泄漏情况。     

带翅片焊接超声波导波杆在高温管道壁厚在线检测中的应用

将与管道材料相同的导波杆以全焊透的形式垂直地焊接在管道的监测部位,导波杆端部采用翅片风冷,使端部温度降低到可以使用常规超声波探头及耦合剂进行测厚,以实现高温高压管道壁厚超声波监测。以不锈钢材料为例,对焊接导波杆的圆平板进行了测量,测量结果与壁厚实际值能较好地吻合。     

基于参数反演算法的铁磁构件腐蚀减薄缺陷脉冲涡流检测方法北大核心CSCD

为减小脉冲涡流检测技术在承压设备壁厚腐蚀减薄检测中的误差,基于铁磁平板脉冲涡流场的时域解析式,建立时域感应电压测量值与理论计算值之间的最小二乘参数反演。将被检构件的电导率设为固定常数,然后将2处检测点壁厚的反演结果作对比,得到2处检测点之间壁厚相对变化量。在钢板上加工矩形槽缺陷,实验验证了文中相对壁厚检测方法,可消除构件电导率设定值的影响。当腐蚀区域面积大于探头足底面积时,可准确扫查出腐蚀区域的剩余壁厚,且对腐蚀区域的边缘有较好的识别能力;当减薄区域面积小于探头足底面积时,局部腐蚀缺陷的减薄程度会被低估。利用脉冲涡流法检测铁磁构件相对壁厚,无须与被检构件接触,检测结果直观,重复精度高,可用于工业上带包覆层铁磁构件壁厚腐蚀减薄的无损检测与评估。     

承压设备脉冲涡流检测技术研究及应用

承压设备是千万吨炼油、百万吨乙烯和超(超)临界电站锅炉等大型成套装置的核心设备,利用脉冲涡流(Pulsed eddy current,PEC)检测技术可对其因腐蚀引起的均匀壁厚减薄进行快速不停机检测,对保障大型成套装置长周期安全运行具有重要意义。介绍承压设备PEC检测技术的研究背景,指出PEC检测技术在承压设备不停机检测方面的优势;在PEC检测原理、钢的PEC信号特征及变化规律等研究基础上,介绍为实现和优化检测功能而进行的钢的PEC检测理论研究工作;通过研究现场检测中各因素的影响机理,指出PEC检测技术的特点与适用条件;介绍基于上述研究成果和结合实际检测需求先后研制的首个国家、能源行业和国际标准,以及开发的PEC检测仪器;通过两个典型的现场检测应用,说明PEC检测技术在承压设备壁厚减薄检测应用中的实用性和可靠性。     

高温测厚降温系统设计

石油化工行业经常要对高温部位进行定点测厚,高温超声波测厚仪价格较高。为实现用常规超声波测厚仪检测高温部位的目的,本文设计了一根降温杆和一套卡具。应用固体线胀理论计算了温度对降温杆长度的影响,利用ansys稳态热分析软件对降温杆的温度分布进行仿真,证明降温杆可以显著降低测量温度。最后,通过现场试验,结果表明可以通过降温杆进行间接厚度测量。     

水平剪切波在板表面附着物厚度检测中的应用

针对板表面附着物厚度检测的问题,提出一种基于水平剪切(Shear horizontal,SH)波的检测方法,该方法利用SH波的频散效应对板表面附着物厚度变化敏感的特性,实现对表面附着物的厚度进行无损检测。建立SH波在双层结构中的波动模型,并求解出双层弹性介质中SH波的波动方程。针对工业中出现的水垢等多种附着物厚度检测实例,绘制SH波群速度随附着物厚度变化的曲线,并进一步提出SH波检测板表面附着物厚度的具体实施方法。利用该检测方法,对钢板—石灰膏涂层模拟的锅炉水垢试样进行试验研究。结论表明,通过测定低频段和高频段的SH0模态的群速度,可以分别对较厚附着层和薄厚度附着层的厚度进行检测。     

容器壁厚的超声监测

超声波在同一均匀介质中传播时,声速为一常数;在不同介质的界面上则具有反射特性。超声波测厚仪就是利用这一特性,采用脉冲反射法进行测厚的。 当探头接触被测件表面时,探头上发生的超声脉冲波即从接触面向被测件传播,在到达被测件的另一面时,遇到不同介质的界面,又反射回来被探头接收。这样,只要测出从发射一脉冲到接收反射脉冲所需时间,乘上被测件的声速常数,就是超声脉冲所经历的来回距离。据此即可算出被测件的厚度。 容器壁厚,尤其是盛装酸、碱或其它腐蚀性介质的容器壁厚,在使用一定年限后必然会减薄。当壁厚减薄到一定程度时,就会给安全生产造成威胁;如果是压力容器,其危险性就更大。因此,定期对容器壁厚进行监测,及时掌握壁厚减薄量,是保证安全生产、防止恶性事故发生的重要措施。     

大型曲面薄壁工件自动补偿铣削技术研究

某大型曲面薄壁工件研究采用旋压成型,然后再用机械加工减薄。由于工件尺寸大、壁薄且旋压产品壁厚差大,机械加工减薄存在很大难度。在机械加工中采用点位测量的自动补偿铣削技术,通过厚度点位测量和补偿控制,能够解决大型曲面薄壁工件加工难题。     

钻杆内壁腐蚀的交直流复合磁化漏磁检测方法

钻杆长期服役后内壁出现的腐蚀是造成钻杆断裂的主要原因,针对钻杆内壁腐蚀的检测,提出了一种基于复合磁化的漏磁检测方法。该方法通过阵列感应线圈拾取钻杆外壁交流磁场的变化,进而评价内壁腐蚀产生的壁厚减薄状态,规避了强背景磁场下用霍尔元件测量磁场时量程范围不足、灵敏度不够等问题。利用有限元仿真软件分析壁厚减薄上方的相对磁导率分布,对比了有、无壁厚减薄的磁感应强度变化率,仿真与实验结果表明该方法可以实现钻杆内壁壁厚减薄的检测。     

变厚度板中水平剪切波的传播特性分析

为研究超声导波在储罐壁板等变壁厚结构中的传播特性，建立了SH波在空间自由边界中的传播模型，基于各向同性弹性介质Navier-Stokes方程，推导了变厚度板中SH波的频散方程，分析了变厚度板中水平剪切波走时t与倾斜角θ间的相互作用关系；通过简谐点源的远场响应并引入板厚与传播位移的非线性关系，得出了变厚度板中SH波的远场响应方程。在此基础上，仿真分析和实验验证了水平剪切波在不同倾斜角变厚度板中的传播特性，结果表明：在变厚度板的薄端激励水平剪切波并沿结构表面传播时，无频散现象，且无波包分离现象；但随着变厚度板倾斜角θ增大，水平剪切波的走时和接收信号幅值均逐渐递减，且呈非线性关系。     

极端条件重大承压设备的设计、制造与维护

近年来,随着世界经济形势快速变化、资源品质劣化和能源结构调整,承压设备逐渐向高温、深冷、复杂介质腐蚀、超大容积、超大壁厚等极端方向发展。研究突破极端条件重要承压设备的设计制造与维护关键技术,实现重大装备的国产化并保证其长周期安全运行,成为我国过程装备科技工作者面临的重要课题。阐述过程工业承压设备当前的主要发展趋势,分析以往我国承压设备设计制造与使用管理标准规范和技术方法存在的不足,介绍“十一五”期间我国在高温、深冷、复杂腐蚀、超大容积、超大壁厚等极端条件重大承压设备设计、制造与维护方面所取得的主要成果和解决的若干技术难点问题,对将来需要进一步开展的主要研究工作进行展望。     

应用微分算法处理特种管道测厚激光超声信号

为了实现特种管道在高温、高压、辐射等特殊环境下管壁厚度的非均匀性检测,提出一种基于微分算法的管道壁厚激光超声测量及特征信号处理方法。采用脉冲激光激励和激光干涉探测的激光超声方法,实验测得管道试件的宽频带激光超声信号。采用数字平均算法对宽带激光超声信号进行去噪处理,提高原始激光超声信号的信噪比。采用微分算法对激光超声信号进行特征提取处理,得到表征管壁厚度的激光超声特征信号。根据管道材料声速和激光超声传播时间反演计算得到管道试件的壁厚值,管壁厚度测量值与实际值的误差小于5%。研究表明,基于微分算法的管道壁厚激光超声测量及特征信号处理方法具有良好的信噪比、准确的信号特征量和较高的测量精度,可用于管道壁厚的在线实时检测以及因腐蚀、应力引起的管道壁厚不均匀性检测。     

钛合金管材壁厚自动超声检测装置研制

钛合金管材在航天航空、核工业等领域具有广泛应用,且对其壁厚均匀有很高要求,精确高效地检测出各截面壁厚分布可为后续壁厚修正提供良好的指导。因此,本文基于超声波测厚原理,选择全没水浸法的耦合方式,针对管材壁厚分布不均匀以及轧制后管材会出现弯曲等现象进行分析,以便于探头调节为前提进行自动检测装置的设计。结果表明,该装置能够准确检测管材壁厚分布且系统稳定性好,具有良好的可靠性与实用性。     

管道壁缺陷超声波在役检测的量化分析研究

介绍了管道壁缺陷超声波在役检测原理和技术性能，指出超声波在役检测技术具有直接测量和量化的特点，特别适用于管道壁腐蚀减薄缺陷和其它减薄缺陷的在役检测，对管道壁厚度的检测精度高。介绍了管道壁缺陷的超声波在役检测方法，给出了四种典型的管道壁缺陷型式，指出建立并完善管道壁缺陷超声波在役检测的量化分析模型，对于提高检测精度具有十分重要的意义。在对四种典型管道壁缺陷型分析的基础上，通过对四次反射回波时间和相对幅值的分析识别，建立了管道壁缺陷超声波在役检测的量化分析模型，并给出了计算框图。最后，对四种典型管道壁缺陷型式进行了模拟试验分析。     

换热管内旋转超声检测技术

主要介绍测量换热管厚度（受腐蚀、冲蚀等损伤）的一项超声检测技术---内旋转检测系统（ IRIS）,其主要用途是对在役的换热管进行壁厚测量,超声波探头通过对中装置在充满水的管子内部以螺旋的方式检测,通过计算机软件的相关处理,得到管子管壁的C扫描、B扫描、D扫描图像,通过分析便可以检测到一些壁厚减薄类的缺陷,包括表面的腐蚀、介质冲刷造成的冲蚀、管子振动造成的表面损伤等,并通过对比涡流检测,让用户更清楚地了解IRIS检测的优缺点,在实际检修过程中合理选择最佳的检测方法。     

超塑成形的钛合金波纹管壁厚分布规律研究

以DN250双波Ti-6A l-4V钛合金波纹管为例研究了采用超塑胀形/轴向加载复合超塑成形工艺成形的钛合金波纹管的壁厚分布规律。用ARVIP3D刚粘塑性壳单元有限元软件模拟了波纹管在胀形、合模和充满3个阶段的壁厚减薄情况,分析了筒坯长度和胀形阶段的变形量对超塑成形后波纹管厚度分布情况影响。通过实验研究了波纹管的实际壁厚分布曲线。结果表明,与其它成形方法相比,超塑成形的波纹管波峰壁厚减薄率较大,壁厚分布可用JIS公式粗略估算。     

测量壁腐蚀的方法和设备

G01B 17/02 CN 1036634A 国际壳牌研究有限公司 1989.3.28 该方法和设备可在强腐蚀情况下用于测量高压、高温、水冷却反应器壁耐熔衬里缩减着的厚度,例如一个高压气化器的壁,一个脉冲—回波超声波探头插入这个壁,它将与反应器壁以近似相同的速度受到腐蚀,从而获得测量值。     

基于衰减速率的晶粒尺寸超声评价方法

现有的晶粒尺寸超声无损评价方法对被测对象的厚度有严格要求,进而影响方法的实用性及其检测结果的可靠性。基于超声波在材料中的传播规律,结合一次底面波及二次底面波相对于表面波的衰减特性,推导不含厚度信息的超声衰减速率参量,并利用透射系数和反射系数对其参量进行修正,基于超声衰减速率建立平均晶粒尺寸的超声无损评价模型。以核电常用的TP304不锈钢材料验证超声衰减速率法的有效性,将其与传统声速法、衰减法、背散射法进行对比,试验结果表明衰减速率法的灵敏度显著优于声速法;试块厚度小于6 mm时采用衰减速率法的相对误差明显低于背散射法;针对壁厚测量不便的TP304方管,衰减法、衰减速率法及金相法的平均晶粒尺寸评价结果分别为(100.3±2.8)μm、(96.7±3.4)μm和(93.1±1.8)μm,可见衰减速率法能有效抑制壁厚对评价结果的不利影响。     

异型薄壁壳体强力旋压三维有限元模型的建立

基于ABAQUS/Explicit平台,在解决建模过程中有关旋轮定位、旋轮运动轨迹确定、连续变壁厚坯料壁厚定义的实现等关键问题的基础上,建立了异型薄壁壳体强力旋压三维弹塑性动态显式有限元模型。基于该模型研究发现:在成形过程中后期,旋轮前方易于出现金属堆积,从而使后方材料拉薄,尤其是靠近工件口部的部位壁厚剧烈减薄。提出了通过控制坯料局部厚度和旋轮与芯模间间隙的方法来改善成形过程中金属堆积和壁厚过度减薄现象。