Page 78 - 无损检测2021年第四期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202104010

厚壁管道轴向裂纹对 C-SH 模态
0
反射特性的影响

赵华民 ,郑明方 2
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( 1. 山西农业大学 工学院, 晋中 030801 ; 2. 东莞理工大学 环境与土木工程学院, 东莞 523808 )

摘 要:采用有限元方法分析了激励信号的中心频率、 轴向裂纹长度、 缺陷深度和缺陷位置对
周向超声导波反射的影响。利用时域反射系数 R 评价了轴向裂纹反射回波强度随缺陷尺寸和中

心频率的变化趋势。对于一定尺寸的非贯通轴向裂纹, 当中心频率从 55kHz增加到 110kHz时,
) 的 R 略有增加。在给定的中心频率下, 随着裂纹长度的增加, R 先增
周向水平剪切模态( C-SH 0
模态对内部缺陷和外部缺陷具有相同
大后减小, 再进入振荡区, 最后趋于稳定。因此, 得出 C-SH 0
的敏感性的结论。最后确定了不同轴向范围内 R 的最大值和最小值, 可用于缺陷尺寸的定量分析。

关键词:厚壁管道; 周向导波; 反射系数; 轴向裂纹

中图分类号: TB553 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 04-0040-06

Theeffectofaxialcracksinathick-walledp i p eonthereflectioncharacteristicsofC-SH 0 mode

1
ZHAOHuamin , ZHENG Min g fan g 2

( 1.Colle g eofEn g ineerin g , ShanxiA g riculturalUniversit y , Jinzhon g030801 , China ;

2.SchoolofEnvironmentandCivilEn g ineerin g , Don gg uanUniversit yofTechnolo gy , Don gg uan523808 , China )

Abstract : Theeffectsofthecenterfre q uenc yofexcitationsi g nal , axialcracklen g th , de p th , andp ositionsof

defectsoncircumferentialultrasonicg uidedwavereflectionwereanal y zed.Time-domainreflectioncoefficient ( R )

wasusedtoevaluatethevariationtrendofthereflectionstren g thwiththedefectsizeandthecenterfre q uenc y for

)
axialcrack.Forag ivensizeofnon-throu g h-wallaxialcrack , theR ofcircumferentialshearhorizontal ( C-SH 0

modeincreasedsli g htl y whenthecenterfre q uenc y wasincreasedfrom 55kHzto110kHz.Atag ivencenter

fre q uenc y , forthrou g h-wallaxialcrack , theR firstl y increasedlinearl y , thendecreased , subse q uentl yenteredan

oscillator y re g ime , andfinall ybecamestablewiththeincreaseinthecracklen g th.Therefore , theconclusionofC-

SH 0 modehadthesamesensitivit y tointernalandexternaldefectswasg iven.Themaximumandminimumvalues

of R atvar y in gaxialextentswereidentifiedandcanbeusedfordefectsizin g .

Ke ywords : thick-walledp i p e ; circumferential g uidedwave ; reflectioncoefficient ; axialcrack
厚壁管道是电力工业主蒸汽管道和再热蒸汽段 需要准 确 估 计 电 厂 管 道 和 压 力 容 器 中 的 缺 陷 尺
中广泛使用的高温高压部件, 其安全运行对整个电 寸 [ 1 ] 。然而, 受检测范围、 高辐射剂量等的限制, 传
厂的安全有重要意义。为了预测缺陷的严重程度, 统的无损检测技术很难检测所有管道中的缺陷 [ 2 ] 。
超声导波可用于在固定位置和较宽的检测范围内对
长管道进行检测, 因此被广泛应用于板材 [ 3 ] 、 管道 [ 4 ] 、
收稿日期: 2020-07-09
铁轨 [ 5 ] 等工件的缺陷检测中。超声导波在不同的波
基金项目: 山西农业大学博士科研启动基金项目( P2018YJ43 );
导介质中呈现出不同的传播模式。管道中的超声导

国家自然基金青年科学基金项目 ( 51905099 )
作者简介: 赵华民( 1986- ), 男, 博士, 主要从事无损检测和农业 波可分为纵向、 扭转、 弯曲和周向等4种类型 [ 6 ] 。
智能装备研究工作 为了分析缺陷尺寸与导波反射回波的关系, 广
通信作者: 赵华民, zhaohuamin909@163.com 大学者研究了裂纹、 开槽 [ 7-10 ] 和其他类型缺陷之间
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2021 年 第 43 卷 第 4 期
无损检测