Page 76 - 无损检测2024年第十期

2024
2024 远东无损检测新技术论坛论文精选
远东无损检测新技术论坛论文精选
DOI：10.11973/wsjc240381

PE 管道外壁缺陷的微波可视化定量检测

高乾祥 ，李 勇 ，王若男 ，寇 威 ，方 阳 ，陈振茂 1
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（1. 西安交通大学 复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室 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. 陕西省特种设备检验检测研究院，西安 710048）
摘 要：服役中的聚乙烯（PE）管道外壁可能出现材料减薄、裂纹等缺陷，从而严重影响管道
结构完整性及管路安全性，为此重点探究PE管道外壁缺陷的微波检测及可视化定量评估关键技术。
通过数值仿真，研究Ka波段微波检测信号对不同尺寸外壁缺陷的响应特性。同时，搭建微波检测
试验系统，并基于奇异值分解的杂波抑制方法和波谱重构算法实现缺陷高精度成像，对所获图像进
行基于像素最大值的图像融合处理，最后基于图像阈值分割和Regionprops统计函数实现缺陷的定
量评估。结果表明，所提检测处理方法可实现高精度的缺陷可视化定量评估，外壁缺陷的定位精度
在1 mm内，平面尺寸评估精度达90%以上。
关键词：电磁无损检测；微波检测；聚乙烯管道；外壁缺陷；可视化定量评估

中图分类号：TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)10-0042-06

Microwave visualization quantitative inspection of external defects in PE pipes

GAO Qianxiang , LI Yong , WANG Ruonan , KOU Wei , FANG Yang , CHEN Zhenmao 1
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（1. Shaanxi Engineering Research Centre of NDT and Structural Integrity Evaluation, State Key Laboratory for Strength and
Vibration of Mechanical Structures, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China;
2. Shaanxi Special Equipment Inspection and Testing Institute, Xi’an 710048, China）
Abstract: In-service polyethylene (PE) pipelines may develop defects such as material thinning and cracks on their
external surfaces, significantly compromising the structural integrity and safety of the pipelines. This paper focused on
exploring key technologies for microwave detection and quantitative visualization assessment of defects on the external
surfaces of PE pipelines. Through numerical simulations, the response characteristics of microwave detection signals
in the Ka-band to defects of various sizes on the external surfaces were investigated. Simultaneously, a microwave
detection experimental system was constructed, and a clutter suppression method based on singular value decomposition
was proposed. High-precision defect imaging was achieved through a spectral reconstruction algorithm, followed by
image fusion based on the maximum pixel value. Eventually, quantitative evaluation of defects was conducted utilizing
image threshold segmentation and the Regionprops statistical function. The research findings demonstrated that the
proposed detection and processing methods enabled high-precision quantitative assessment of defect visualization. The
localization accuracy of external surface defects was within 1 mm, while the assessment accuracy of planar dimensions can
exceed 90%.
Key words: electromagnetic nondestructive testing; microwave testing; polyethylene pipe; external defect; visualization
quantitative assessment

聚乙烯（PE）管道由于具有耐腐蚀、密度小、易于
收稿日期：2024-08-14
基金项目：国家自然科学基金项目（52177007，52311540018， 焊接、绝缘性能好、表面光滑等特性，被广泛用于油气
52107009，11927801） ；国家科技部磁约束核聚变能发展研究专项项目 运输、城市建设、电缆保护、能源化工等领域，其产量
（2019YFE03130003） 和使用比例逐年增加。在PE管道用增加的同时，管
作者简介：高乾祥（1999—），男，硕士研究生，主要研究方向为微波
道缺陷问题导致的事故率也随之增加，PE管道外壁
无损定量检测及缺陷成像
缺陷形式在其制造、安装、服役过程中表现不同，最为
通信作者：李 勇（1978—），男，博士，教授，主要研究方向为机械
严重的外壁缺陷类型包括服役过程中侧向外力冲击
结构无损定量检测及完整性评价，yong.li@mail.xjtu.edu.cn
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2024 年 第 46 卷 第 10 期
无损检测