Page 38 - 无损检测2022年第十期
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李孟奇,等:
金属小径管外壁裂纹的内检式电磁超声导波检测
裂纹。仿真计算得到的深度为 0.25 , 0.75mm 裂纹
的检测信号及其包络线如图 8 所示, 缺陷回波面积
与裂纹深度之间的关联曲线如图 9 所示。
图 5 外壁裂纹位置误差图( 仿真计算)
1.5 外壁裂纹的定量分析
通过系列仿真, 进一步探究所提内检式电磁超
声导波换能器在外壁裂纹定量评估中的可行性。设
定管道模型中的缺陷为局部外壁裂纹, 其距导波激
励中心 300mm , 裂纹宽为 2 mm , 深度为 0.5 mm ,
当裂纹周向长度分别为 2 / 6 和 3 / 6 管道周长时, 计
图 8 不同裂纹深度对应的检测信号及其包络线
算所得检测点处的质点位移信号及其包络线如图 6
( 仿真计算)
所示。保持裂纹宽度和深度不变, 建立不同裂纹周
向弧长的仿真模型, 仿真计算所得到的缺陷回波面
积与缺陷周向弧长间的映射关系曲线如图 7 所示。
图 9 缺陷回波面积与裂纹深度的关联曲线( 仿真计算)
分析图 8 , 9 可知, 随着裂纹周向长度和深度的
增加, 缺陷回波面积增大。其原因主要在于: 裂纹周
向长度和深度决定了裂纹面积, 待测管件中裂纹面
积的增大导致裂纹处形成的异质界面声阻抗增大,
进而使反射的导波回波能量增强, 表现为检测信号
中缺陷回波面积的增大。上述分析亦表明, 内检式
图 6 不同裂纹周向弧长对应的质点位移信号及其包络线
电磁超声导波检测方法, 结合缺陷回波面积的量化
分析, 可对金属管件裂纹面积实施定量评估。
2 检测试验
在开展仿真研究的同时, 搭建了金属小径管电
磁超声导 波 检 测 试 验 系 统, 其 系 统 框 图 及 实 物 如
图 10 , 11 所示。该系统主要由计算机、 电磁超声激
励 装 置 ( RITEC RAM-5000 型 )、阻 抗 匹 配 器
图 7 缺陷回波面积与裂纹周向弧长的映射关系曲线 ( RITEC RT-50 型 )、 双 工 器 ( RITEC RDX-EM2
( 仿真计算) 型)、 超 声 导 波 换 能 器、 带 通 滤 波 器 ( NF FV-628B
为进一步分析裂纹深度对缺陷回波面积的影响 型) 以及示波器( TektronixDPO4104 型) 组成。
规律, 在所建立模型中设置宽为 2mm 、 周向长度为 电磁超声导波换能器是检测系统的核心部件。
1 / 2 管件周长、 深度分别为 0.25~0.75 mm 的外壁 试验所采用的内检式电磁超声导波换能器结构主要
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2022 年 第 44 卷 第 10 期
无损检测
