Page 79 - 无损检测2022年第十一期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202211010

B 型套筒搭接角焊缝的兰姆波散射分析

艾子微,莫润阳,凤飞龙

( 陕西师范大学 物理学与信息技术学院 陕西省超声学重点实验室,西安 710119 )

摘 要:研究了兰姆波在油气管道与 B 型套筒的搭接角焊缝位置的散射问题, 建立了一个基
于模式展开法的分析模型来计算特定频率范围内的散射系数, 并由时域有限元模拟结合二维傅里
叶变换方法验证了理论计算的准确性。结果表明, 随着套筒尺寸或者角焊缝形状的变化, 在频厚积
为2200~2600kHz · mm 时, a0 模式总是能找到合适的频厚积以大于 80% 的能量通量进入套筒

下方管道; s0 模式在频厚积小于 1600kHz · mm 时入射, 能在套筒下方母材内获得最多 37%~
89% 的能量通量。
关键词:兰姆波; 模式展开法; B 型套筒; 搭接角焊缝

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 11-0045-06

Anal y sisofLambwavescatterin g inala p filletweldofaB-t yp esleeve

,
AIZiwei , MORun y an g FENGFeilon g

( ShaanxiKe yLaborator yofUltrasonics , SchoolofPh y sics&InformationTechnolo gy ,

ShaanxiNormalUniversit y , Xi'an710119 , China )

Abstract : Lambwavescatterin gnearala pfilletweldwasstudiedinap ros p ecttoins p ectthep i p elinesection

undera B-t yp esleeve.An anal y tical modelbased on mode matchin gtechni q ue wasdevelo p ed and usedfor

scatterin g -coefficientsevaluationinag ivenfre q uenc y ran g e.Theresultswereverifiedb y thoseobtainedfromtime-

domainfiniteelementsimulationandfre q uenc y andwavenumberanal y sisusin g two-dimensionalFouriertransform.

Itshowedthatthrou g hthefilletweld , about80%ener gy fluxofa0mode , oratmostabout37%-89% ofs0mode

mi g ht g etintothesleeve-coveredp i p elinewithoutmodeconversionat2200-2600kHz · mmorsomewheresmaller

than1600kHz · mmcorres p ondin g totheweldsha p eorsleevethickness.Theresearchma yp rovideanentr y forthe

sleeve-coveredg irthweldinvesti g ation.

Ke ywords : Lambwave ; modeex p ansionmethod ; B-t yp esleeve ; thela p filletweld
截至2016 年, 我国陆上长输油气管道总里程约 现承压能力不足的现象, 甚至引发泄漏、 燃烧爆炸等

12.4 万千米, 其中原油、 成品油、 天然气管道分别占 事故,因此需要对含缺陷管道进行及时补强。对于

[ 1 ] 。目前, 中国已经形 高级别钢的环焊缝缺陷, 一般采用 B 型套筒的补强
总里程的 24% , 19% 和 57%
成三纵四横、 连通海外、 覆盖全国的油气管网, 油气 方式 [ 4 ] , 其结构如图 1 所示。
管道已成为中国国民经济和社会发展的能源安全生
命线 [ 2-3 ] 。然而, 管道在长期油气输送中易受腐蚀、
第三方破坏、 建造缺陷以及自然灾害等因素影响, 出

收稿日期: 2022-04-06
基金项目: 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 11774212 , 12074238 ,
图 1 B 型套筒结构示意
11974231 )
当石油和天然气管道的环焊缝出现缺陷时, 通
作者简介: 艾子微( 1994- ), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为无
损检测 常采用 B 型套筒结构进行修复。搭接角焊缝可使
套筒与原结构紧密结合, 将损坏的环焊缝封在套筒
通信作者: 凤飞龙, 男, 教授, fen g feilon g @snnu.edu.cn
5
4
2022 年 第 44 卷 第 11 期
无损检测