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(华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海 200237)

基于模态分离算法的管道焊缝缺陷模拟

叶梦雅,胡明慧

(华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237)

在温度、压力、介质腐蚀、振动等影响下,在役工业管道焊缝内部的小缺陷易发展成裂纹,对管道安全运行产生危害。在模态对称分离算法检测单焊缝管道缺陷的基础上,基于L(0,2)模态导波进行数值模拟,分别以前焊缝缺陷对称面、弯管对称面为纵坐标建立新的笛卡尔直角坐标系,根据对称原理,易于提取缺陷特征。模拟结果表明,非对称幅值与裂纹深度呈指数函数关系,该方法可以实现双焊缝和弯管焊缝缺陷的识别和定量。

超声导波; 焊缝缺陷; 模态分离;L(0,2)模态; 模拟

管道在石油、化工和天然气等领域应用广泛,工业管道大多采用弯管与直管焊接而成,为保证管道的安全运行,需对其定期检测。由于焊缝是焊接管道缺陷产生的高发部位,对管道焊缝区域缺陷检测的研究具有很大的现实意义。

超声导波具有传播距离远、检测效率高等优点,被广泛运用于管道缺陷检测。由于导波的多模态和频散特性,可根据导波在裂纹等缺陷处发生模态转换及其反射波来判断是否存在缺陷。由于焊缝的弹性模量、密度等参数与管道存在差异,因此对于含缺陷的焊缝而言,既有焊缝反射回波,又有缺陷反射回波,且两者波包产生叠加,难以分离,使超声导波应用于焊缝缺陷检测变得困难。……