Page 35 - 无损检测2022年第十期

无损检测新技术发展与应用专题

DOI : 10.11973 / ws j c202210001

金属小径管外壁裂纹的内检式

电磁超声导波检测

李孟奇, 李 勇, 苏冰洁, 刘天浩, 裴翠祥, 陈振茂

( 西安交通大学 机械结构强度与振动国家重点实验室, 陕西省无损检测与结构完整性

评价工程技术研究中心, 西安 710049 )

摘 要:探究了基于内检式电磁超声导波检测的金属小径管外壁裂纹定量评估方法。基于三
维有限元仿真, 在确定激励中心频率和激励波形的基础上, 对金属小径管的超声导波检测进行数值
仿真, 通过改变裂纹缺陷的长度和径向深度, 分析并获取检测信号对外壁裂纹的响应特性及规律。
同时, 搭建管件电磁超声导波检测试验平台, 获取管件不同尺寸缺陷的电磁超声导波检测响应信
号。试验结果表明, 管件外壁裂纹深度越深, 检测信号中的缺陷回波面积越大, 内检式电磁超声导
波可有效对金属小径管外壁裂纹进行定量检测。
关键词:电磁超声导波检测; 金属小径管; 缺陷特征; 定量评估

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 10-0001-05

Evaluationofexternalcracksinsmall-diametermetallictubesviabobbin-t yp ed

g uided-waveelectroma g neticacoustictransduction

,
,
LIMen gq i , LIYon g SUBin gj ie , LIUTianhao , PEICuixian g CHENZhenmao

( StateKe yLaborator y forStren g thandVibrationofMechanicalStructures , ShaanxiEn g ineerin gResearchCentreofNDT

andStructuralInte g rit yEvaluation , Xi'anJiaoton gUniversit y , Xi'an710049 , China )

Abstract : Thebobbin-t yp edg uided-waveelectroma g neticacoustictransduction ( GW-EMAT ) isintensivel y

investi g atedfordetectionandassessmentofexternalcracksinsmall-diametermetallictubes ( SMTs ) .Basedon3D

finiteelementanal y sis , thecentralfre q uenc yand waveform oftheGW-EMATexcitationaresou g ht.Seriesof

simulationsre g ardin gGW-EMATins p ectionofSMThavebeenconducted.Thecharacteristicsandrelationofthe

si g nalres p onsetotheexternalcrackareobtainedandanal y zedb ychan g in gthecircumferentiallen g thandradial

de p thofthecrack.Meanwhile , aGW-EMATtestin gs y stemisbuiltu p .Theex p erimentalsi g nalsofcracksin

differentsizesareac q uiredandscrutinized.Fromtheinvesti g ationresults , itcanbefoundthattheareaofthecrack

echoincreasesasthecrackde p thrises , indicatin gthefeasibilit yofbobbin-t yp ed GW-EMATfordetectin gand

evaluatin g theexternalcracksinSMTs.

Ke y words : g uided-wave electroma g netic acoustic transduction ; small-diameter metallic tube ; defect

characteristics ; q uantitativeevaluation
金属小径管广泛应用于能源装备领域, 在服役
收稿日期: 2022-03-01

基金项目: 国家磁约 束 核 聚 变 能 发 展 研 究 专 项 ( 2019YFE0313
过程中容易因局部载荷过大出现疲劳损伤, 尤其是
0003 ); 国家自然科学基金项目( 51777149 , 11927801 ); 国家重点研发项
管件外壁裂纹可能导致管件断裂, 严重威胁结构整
目( 2017YFF0209703 )
作者简介: 李孟奇( 1998- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为电 体安全。因此在装备服役阶段, 定期对金属小径管
磁超声导波检测 进行无损评价及维护具有非常重要的意义。对比各
通信作者: 李 勇( 1978- ), 男, 博士, 副教授, 主要研究方向为 种传统无损检测方法, 超声导波沿传播路径衰减小,
机械结构无损定量检测及完整性评估, y on g .li@mail.x j tu.edu.cn
既可检测构件内部缺陷, 亦可检出内外表面缺陷。
1
2022 年 第 44 卷 第 10 期
无损检测