压力管道检测中单探头导波的激励与接收.pdfVIP

维普资讯 第 32卷 第 2期 无 损 探 伤 Vo1．32No．2 2008年 4月 N D T April．2008 屋力管道检测中单探头导波的激励与接收 石 欢 周飞旭 彭应秋 (南昌航空大学，江西南昌 330063) 摘 要 ：为 了实现压力管道的快速检测，对实际应用 中的压力管道的导波检测技术进行 了初步研究，阐 述 了检测压力管道的超声导波换能器的设计与制作的依据，并应用所设计的导波换能器成功地实现 了压力 管道 中单探 头导波的激励和接收。 关键词：压力管道 ；检测 ；导波；超声波换能器 中图分类号：TG115．28 文献标识码 ：A 文章编号 ：1671—4423(2008)02—21—03 压力管道的检测是 国内石油、化工及其他工业 式中 Crl一探头斜楔 中的纵波声速 部门所面临的重大课题，一直以来 ，压力管道检测存 Cp一管道中所激发导波的相速度 在的主要困难 ：①部分管道带有保温层 ，不去除保温 这可通过研究频散曲线确定管道中所激发模式 层就无法进行检测 ，而去除保温层则花费巨大；②管 导波 的相速度Cp来确定 ，但较为复杂。实际中可以 道检测的作业距离长 ，线路变化复杂 ，安装埋设 的环 参照兰姆波检测板材的入射角来设计导波换能器的 境变化多，管道沿线障碍物多，屏蔽多。目前 比较常 入射角，然后通过试验适 当调整即可得出最佳入射 用的压力管道检测技术，如涡流、漏磁检测等都有其 角范 围 在此选择长2000mm、外直径76mm、壁厚4 本身无法克服 的缺点，像检测速度慢 、需要剥离管道 mm 的钢管，经多次实验 ，确定入射角范围为51。～ 外包层 、不能在线检测等 ；而超声导波技术正是因为 53。较为适 当，在此选定入射角为53。进行测试 。 能够弥补这些不足而成为管道检测的一种新的发展 1．3 换能器底面与所要检测管道的匹配 方 向。 由于换能器要置于管道外表面 ，要求换能器与 管道接触部分要相匹配 ，也就是底部弧面直径要与 1 导波换能器 的设计 管道外直径相同，这样才能达到最好的耦合效果。在 1．1 晶片尺寸和频率的选择 实际设计时，可以编制一个软件来计算出换能器的 压 电陶瓷是 目前运用最广泛的一种压电材料 ， 尺寸 。 有着很好的特性参数 ，故压 电晶片选用此材料制作。 2 实验与结果分析 晶片尺寸选取应能满足一次波探伤有足够 的灵敏 度 ，同时还应避开近场的干扰区。超声波频率在很大 在进行实验前有必要对设计 出的探头做一下性 程度上决定了超声探伤 的探测能力 ，在实际探伤 中 能方面的简单测试 ，由于探头 的底面是一个和管道 需要选取合适的频率范 围，在压力管道的单探头检 外径尺寸相匹配 的弧面 ，所 以不能用常用的试块来 测 中需要重点考虑的就是探伤灵敏度和检测 的距 做性能测试，可用一段外径与探头底弧面直径接近 离 ，为了降低衰减 ，应用较低频的晶片，一般 1MHz 的管道来做一下灵敏度和频谱方面 的测试 ，在此不 ～ 1．5MHz较为合适。在此用 23×28，1．5MHz的 多叙述 。 压电陶瓷晶片进行测试。 实验装置 由计算机、超声探伤仪 、激励传感器、 1．2 入射角的选定