Page 123 - 无损检测2023年第三期
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李玉坤, 等:
基于超声检测的变形管道维抢修评价方法
目前, 无损检测方法主要有 X 射线衍射法 [ 5 ] 、 力状态下纵波声弹性公式 [ 18 ] , 并根据声弹性原理和
磁测试法 [ 6-7 ] 、 中子衍射法 [ 8 ] 和超声波法 [ 9 ] 等。近几 应力与 LCR 波飞行时间的线性关系, 自主研发了油
年来, 超声无损检测法已发展成为了一种应用前景 气管道在线应力超声检测装置 [ 19 ] 。该装置( 见图1 )
良好的残余应力测试技术, 受到管道运输行业和相 考虑了油气管道在线应力测试的多种工况, 可以很
关研究人员的青睐。 ROSSINI等 [ 10 ] 在分析了各种 好地适应油气管道现场的复杂测试环境, 较准确地
检测方法后, 认为超声法具有分辨率高、 透过性好、 测得管道非焊缝区的在线应力。
对人体无害等特点, 是目前应力无损检测领域最有
前途的技术之一。相关研究与应用表明, 超声无损
检测法利用超声波在材料中的传播特性, 能够实现
厚壁管道的应力测量, 具有无损、 快速、 成本低、 空间
分辨率大、 检测深度大特点, 非常适合工程结构的应
力测试需求 [ 9-10 ] 。 2013 年, YASHAR 等 [ 11 ] 采用临
界折射纵波( LCR ) 法测量了奥氏体不锈钢管轴向焊
接残余应力, 测量结果与有限元计算结果有较好的
一致性。 2016年, 北京理工大学宋文涛等 [ 12-13 ] 自主
研发了残余应力超声检测系统, 应用该系统在西气
图1 油气管道在线应力超声测量装置
东输沿线作业区进行了系列超声检测, 实现了对管
超声 LCR 波测量应力的计算公式为
道安全的评估。
[ ( )] ( 1 )
声弹性理论是指超声波波速与材料应力之间具 Δσ=K 1t- t 0+K 2 T -T 0
为超声 LCR 波在
有线性关系的理论 [ 14 ] , 其为利用超声 LCR 波测量 式中: Δ σ 为施加应力的变化量; t 0
零应力介质中传播声程L 时所需的时间; t 为超声
变形管线应力状态的发展提供了有力的理论支持。
LCR 波在有应力介质中传播声程L 时所需的时间;
基于油气管道在线应力超声检测设备 [ 15-17 ] , 建立了
一套适用于各种运行工况的管道应力状态无损检测 K 1 为材料的应力系数; K 2 为材料的温度系数; T 0
为测试零应力介质时的温度; T 为测试有应力介质
方法, 并开展了大量的工程试用, 最终形成了“ 应力
时的温度。
初测评价 - 维抢修措施建议 - 应力复测评价 - 管道定期
基于油气管道应力超声测量装置, 提出了油气
检测” 的在役变形管线维抢修评价方法。
管道运行工况下的应力状态无损测量方法, 主要包
1 油气管道在线应力无损检测方法 括室内标定、 超声测量与分析、 应力计算与安全评价
中国石油大学( 华东) 李玉坤团队推导了双向应 3个环节, 如图2所示。
图2 在线管道应力状态无损测量方法示意
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2023年 第45卷 第3期
无损检测
