Page 48 - 无损检测2023年第十期

2023远东无损检测新技术论坛论文精选

DOI : 10.11973 / ws j c202310003

基于 S 构型内检式 EMAT 的管道裂纹

电磁超声螺旋导波定量检测

李孟奇 1 , 2 , 李 勇 , 王 瑾 , 高乾祥 , 刘天浩 , 陈振茂 1
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( 1. 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 ; 2. 比亚迪汽车工程研究院 电动技术开发中心, 西安 710049 )

摘 要: 为了解决传统轴向导波对管道斜向裂纹检测灵敏度低的缺点, 基于电磁超声螺旋导
波检测机理, 提出了一种适用于管道斜向裂纹检测的 S构型内检式 EMAT ( 电磁超声换能器)。针
对所提换能器, 建立金属管道电磁超声螺旋导波检测有限元模型, 探究不同螺旋角螺旋导波在管道
上的传播过程和回波信号特征。搭建了电磁超声螺旋导波检测试验系统, 采用所提 EMAT 和
L ( 0 , 2 ) 轴向导波 EMAT 对斜向裂纹进行检测。试验结果表明, S构型内检式 EMAT 对于斜向裂
纹具有更高的检测灵敏度, 对于裂纹的高分辨率检测具有重要意义。

关键词: 电磁超声检测; 螺旋导波; 换能器构型; 管道裂纹检测

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 10-0014-05

Electroma g neticultrasonichelical g uidedwaveevaluationofcracksin

p i p esbasedontheinner-ins p ectionEMATwithSconfi g uration

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LIMen gq i , LIYon g WANGJin , GAOQ ianxian g LIUTianhao , CHENZhenmao 1
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,

( 1.StateKe yLaborator y forStren g thandVibrationofMechanicalStructures , ShaanxiEn g ineerin gResearchCentreof

NDTandStructuralInte g rit yEvaluation , Xi'anJiaoton gUniversit y , Xi'an710049 , China ;

2.ElectricTechnolo gyDevelo p mentCenter , BYDAutomotiveEn g ineerin gResearchInstitute , Xi'an710049 , China )

Abstract : Inordertomiti g atethep itfallre g ardin g lowsensitivit yoftraditionalaxial g uidedwavestoobli q ue

cracksinp i p es , basedonthemechanismofelectroma g netichelical g uidedultrasonicwaveevaluation , aninner-

ins p ectionElectroma g netic AcousticTransducer ( EMAT ) inSconfi g uration wasp ro p osed.Inre g ardtothe

p ro p osedtransducer , afiniteelementmodelwasestablishedtoex p lorethep ro p a g ationp rocessandechosi g nal

characteristicsofhelicalg uidedwaveswithdifferenthelicalan g lesonthep i p es , anditsres p onsetocracksin

differentorientations.Inp arallel , anelectroma g neticultrasonichelical g uidedwavetestin gs y stem wasbuiltu p .

The p ro p osedEMATwasfabricatedandado p tedfordetectionofobli q ue-an g ledcracks.Resultsfromsimulations

andex p erimentsindicatedthatthep ro p osedinner-ins p ection EMATinSconfi g urationhadhi g herevaluation

sensitivit y toobli q uecracks , im p l y in g thesi g nificanceforhi g h-resolutionevaluationofcracksinmetallic p i p es.

Ke ywords : electroma g neticacoustictransduction ; helicalg uidedwave ; transducerconfi g uration ; testin gof

crackinp i p e
金属管道广泛应用于炼油、 化工、 核电、 航空等
收稿日期: 2023-07-10
基金项目: 国 家 磁 约 束 核 聚 变 能 发 展 研 究 专 项 项 目 各个行业的工业系统中, 是系统核心部件的重要组
( 2019YFE03130003 ); 国家自然科学基金( 52177007 , 52311540018 , 成部分。然而在服役过程中, 管道腐蚀、 外力、 材料、
11927801 ) 施工作业等都会引起管道损伤, 严重影响管道的结
作者简介: 李孟奇( 1998- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为电
构完整性和运行安全性。因此, 定期对管道进行无
磁超声导波检测
损检测, 评价其服役寿命和性能, 对于保障管道的稳
通信作者: 李 勇( 1978- ), 男, 博士, 教授, 主要研究方向为机
定运行具有重要意义。相比于常规无损检测方法,
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
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2023年 第45卷 第10期
无损检测