Page 115 - 无损检测2024年第十二期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc240366

氧化锆内涂层腐蚀裂纹的超声检测

赵 通 ，张 峰 ，冀国俊 1
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（1. 内蒙古工业大学 化工学院，呼和浩特 010051；

2. 内蒙古自治区特种设备检验研究院，呼和浩特 010013）
摘 要：氧化锆材料因其优异的性能被广泛应用于各个领域，然而其作为涂层材料与金属基体
结合使用时，易产生腐蚀裂纹。首先通过有限元软件构建氧化锆涂层腐蚀裂纹的超声检测模型，分
析超声检测氧化锆涂层腐蚀裂纹的可行性，其中氧化锆涂层作为内涂层设置在金属基体内侧。然
后根据仿真结果采集不同深度腐蚀裂纹的超声信号，分析其裂纹深度与缺陷信号之间的关系，并采
用 SPWVD 时频分析法对裂纹信号进行分析，提取信号中能够表征腐蚀裂纹的特征量。最后采样
200组裂纹信号，构造信号特征量与裂纹深度数据集，并使用卷积神经网络算法对其裂纹深度进行
识别分类。试验结果表明，通过卷积神经网络算法对采集到的裂纹信号进行识别和训练，识别准确
率为 96. 7%。试验为氧化锆内涂层腐蚀裂纹的检测与识别提供了一些参考。
关键词：氧化锆涂层；腐蚀裂纹；超声；时频分析；卷积神经网络
中图分类号：TB553；TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)12-0077-09

Ultrasonic detection of corrosion crack of internal ZrO coating
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ZHAO Tong , ZHANG Feng , JI Guojun 1
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（1. School of Chemical Engineering , Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China;
2. Institute for the Inspection and Research of Inner Mongolia Special Equipment, Hohhot 010013, China）

Abstract: ZrO materials are widely used in various fields due to their excellent properties. However, when used
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as coating materials in combination with metal substrates, corrosion cracks are prone to occur. Constructing a model for
ultrasonic guided wave detection of corrosion cracks in ZrO coatings using finite element software, and analyzing the
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feasibility of ultrasonic guided wave detection of corrosion cracks in ZrO coatings, where the ZrO coating is set as an inner
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coating on the inner side of the metal substrate. Collect ultrasonic signals of corrosion cracks at different depths based on
simulation results, analyze the corresponding relationship between the depth of corrosion cracks and defect signals, and
use SPWVD time-frequency analysis method to analyze the corrosion crack signals, extracting characteristic quantities that
can characterize corrosion cracks from the signals. Sample 200 sets of crack signals, construct a dataset of signal feature
quantities and corrosion crack depth, and use convolutional neural network algorithm to identify and classify the corrosion
crack depth. The experimental results show that the recognition and training of the collected crack ultrasonic guided wave
signals using convolutional neural network algorithm achieved a recognition rate of 96.7%, providing some reference for
the detection and recognition of corrosion cracks in ZrO inner coatings.
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Key words: ZrO coating; corrosion crack; ultrasonic; time-frequency analysis; CNN
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收稿日期：2024-08-08 氧化锆作为一种新型表面涂层材料，具备优异
基金项目：国家自然科学基金（12062020） ；内蒙古自治区“草原英 的耐腐蚀性能和高温稳定性，被广泛应用于舰船、航
才”工程项目（CYYC9024） 空航天、能源、化工等领域 。
[1]
作者简介：赵 通（1995—），男，硕士研究生，主要从事无损检测
在能源领域，氧化锆涂层被广泛应用于核能发
方面的研究工作
通信作者：冀国俊（1979—），男，教授，主要从事化工设备力学问 电领域 [2-3] 。在航空航天领域，氧化锆涂层被用于提

题分析研究工作，jgj@imut.edu.cn 高发动机涡轮叶片、燃烧室和喷管的耐高温性能 [4-5] 。
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测