超声导波技术在管道缺陷检测及评价中的应用

超声导波技术是一种新兴的无损检测技术,由于其检测距离长、速度快、成本低、且可以对常规管道检测方法无法接近的管道进行检测及评价,多用于对带夹具、有套管或埋地管道的检测.笔者对管道超声导波的检测原理,以及超声导波在管道中的传播和衰减特性进行了研究,分析了影响管道超声导波检测准确性的主要因素,并采用纵向和扭转模态导波对一段24,,m长、存在复杂管道特征及人为加工缺陷的管道进行了实验.     

超声导波在管道中的传播特性的研究

采用超声导波技术可以对管道进行快速检测,因此工程应用上的前景非常广阔.在长距离管道检测过程中,经常会遇到环形焊缝和弯管,二者对对导波能量的反射较强.当导波能量出现较大衰减时,就会影响其有效检测范围.本文采用纵向和扭转模态导波,对导波在连续穿越七条环形焊缝和一段弯管的传播特性进行了研究,对其在检测凹槽、焊疤、支路等缺陷或管道特征方面的能力进行了对比.结论表明:(1)检测方向上的环形焊缝不超过4个才能充分保证检测结果的可信性.(2)最优频率的选择对非频散波的产生至关重要.     

割缝筛管抗挤压强度综合因素有限元分析

确定不同参数下割缝筛管的抗挤压强度的变化趋势是合理设计割缝筛管的重要依据。利用CATIA软件,根据弹塑性有限元法建立了不同参数下割缝筛管强度分析的空间力学模型,该模型可以通过任意改变尺寸参数,对其抗挤压强度进行综合因素的有限元力学分析。结果表明:缝长是影响割缝筛管抗挤压强度的主要因素,在缝数和缝宽一定的情况下,随着缝长的增大抗挤压强度降低,不同缝长,降低的程度不同;在其他参数不变的情况下,缝间距变化对割缝筛管的抗挤压强度系数影响很小。研究结果为合理地选择割缝筛管的设计参数、提高其使用寿命提供了一定的理论依据。     

基于小波包和HHT变换的声发射信号分析方法

针对声发射管道泄漏检测过程中的噪声干扰问题,对基于小波包和经验模态分解(EMD)的声发射信号处理方法进行了研究.采用小波包分解算法和经验模态分解都可以对管道泄漏声发射信号进行分解,但分解结果却存在一定区别.EMD是近年来非平稳信号分析领域的一个突破,对管道泄漏声发射信号进行EMD分解后,选择包含声发射特征的若干固有模式函数(IMF分量)进行重构,可以提取到管道泄漏声发射信号的本质特征,消除噪声信号的干扰.相对小波包分解方法而言,对根据IMF分量重构的声发射信号进行相关分析计算,得到的管道泄漏点的位置更为精确.     

液体载荷对声发射波传播特性的影响分析

固体结构在承受液体载荷作用时,声发射波的模态、频散特性和传播特性等均会受到一定的影响.本文对液体载荷作用下,声发射波在固体结构中的传播和衰减特性进行了理论分析和实验研究,并对几种不同模态的声发射波在液体管道中的传播和衰减特性进行了实验测量.研究表明:在对非液体载荷作用下的结构缺陷进行定位计算时,可采用固体中传播的纵波波速作为计算依据;而对于承受液体载荷的结构,则应采用液体中传播的纵波波速进行计算缺陷的位置.     

管道泄漏检测分布式光纤传感技术研究

提出了一种基于Mach—Zehnder光纤干涉仪原理的管道泄漏检测分布式光纤传感技术,该技术可以实时检测管道线发生的泄漏。分析了该技术的工作原理,讨论了在泄漏噪声作用下光纤中传播的光波相位变化关系。理论分析和测试结果表明,该测试技术可以有效地提高管道泄漏的测试灵敏度。在气体管道压力小于0．2MPa的条件下,可以检测到0．4m^3／min的气体管道泄漏,测试距离可达到50km。     

突发型声发射信号的传播特性及定位研究

针对常规无损检测方法只能对管道静态缺陷进行检测的问题,该文研究了基于声发射的压力管道动态缺陷检测方法.在实验室条件下,对一条长15 m、直径100 mm的不锈钢管道进行了裂纹检测及定位实验,研究了声发射波通过不同管道特征(如焊缝、法兰、支路、变径)时的衰减情况,以及特殊管道附属结构对缺陷定位的影响.并分别采用定时参数补偿、实测波速补偿和衰减特性补偿等方法对缺陷定位计算结果进行了修正.     

高精度MFL—PIG地面标记系统的设计

管道漏磁通检测系统（MFL—PIG）是目前国内外使用最广泛的管道内检测设备．地面标记系统（AGM）作为管道漏磁通检测系统的重要组成部分,是消除检测器里程累积误差、精确定位管壁缺陷的重要保障．针对里程轮机械结构误差及PIG在行进过程中的翻转、里程轮打滑失效等因素,采用高精度的时钟作为共同时间基准,设计了高精度MFL—PIG新型地面标记系统．采用该地面标记系统的MFL—PIG对管道缺陷的定位误差小于1m．现该系统已通过中国石油天然气管道局管道技术公司的可靠性试验．并成功应用于陕京二线永清—采玉段天然气管道的现场检测．     

场路结合算法在电机稳态过程分析中的应用

针对目前国内电机设计算法陈旧的现状，采用场路结合算法，分析了电机的稳态过程，并进一步完善了电机分析的数学模型和设计方法，通过对多台电机的计算表明，分析结果与试验数据十分吻合。     

基于声传感阵列的地面标记信号增强方法

漏磁式管道内检测器广泛应用于长距离输油管道缺陷检测中,声学地面标记器作为管道外定位装置的重要组成部分,具有重要的研究价值．然而当管道埋地深度超过4m时,由声学地面标记器采集到的管道内检测器与管道的摩擦声信号被噪声淹没,不能提取定位信息．为了解决摩擦声信号信噪比低的问题,提出采用声传感器阵列技术对摩擦声信号进行增强．根据管道内检测器与管壁摩擦声的特征,研究合适的时延估计方法,精确得到几路传感器的时延,再利用延迟－相加波束形成的方法抑制噪声,提高摩擦声的信噪比,增加基于摩擦声的地面标记方法的检测深度．为了验证声传感器阵列对管道内检测器摩擦声信号的增强效果,在河北廊坊中石化管道局的2．5 km长管道上进行多次现场实验,实验结果表明延迟－相加波束形成算法能够将摩擦声的信噪比提高了20 dB,并且有效的埋地管道检测深度可增至8 m．