预应力塑料波纹管的检测技术

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预应力塑料波纹管的检测技术

发布时间: 2018-07-23文章分类: 塑料波纹管问题 来源:衡光波纹管

近年来,许多科研工作者开展了强化传热的研究,其方向之一就是用各种异型管来替代光滑管,如金属波纹管、预应力塑料波纹管等。这种通过管子形状的改变来强化传热过程,其传热效率可提高2~4倍,这种波纹管还具有不易结垢、温差应力小等优尉。

此外,预应力塑料波纹管作为系统的变形补偿组件,降低设备中的应力水平。预应力塑料波纹管除了在生产和安装时留下的隐性缺陷并在运行过程继续扩展外,在其使用过程还会产生各种新的缺陷,从而导致泄漏。因此,研究预应力塑料波纹管的无损检测评价技术,定期排查隐患,确保管网系统安全可靠运行,具有十分重要而迫切的意义。

塑料波纹管质量检测 第1张

预应力塑料波纹管的检测技术

超声导波技术作为一种新的无损检测方法,因其具有衰减小、模态多、传播距离长、检测全面和效率高等优点,已广泛应用于多种结构健康状况诊断研究中,并特别适用于杆、管等一类特殊结构的检测。

目前,国内外众多学者已针对工业管道在役状况检测进行了大量的数值仿真和试验研究。

LOWE等利用仿真和试验的方法验证了管中纵向模态导波遇到缺陷时的模态转换现象,得到了各转换模态的能量与缺陷的周向缺失率之间的联系,确定了反射系数与缺陷轴向长度和周向宽度之间的定量关系,研究了各模态在不同管径尺寸、不同缺陷大小时的最大、晟小反射系数。

DEMMA等对导波各模态的频散现象进行了研究.得到了最小空间分辨率的计算方法。

ICHCHOU研究了管中导波传播的混叠效应,提出了一种计算导波群速度的方法,研究了能流传播特性,并分析了能流速度与群速度之问的关系。

HIDEO等利用试验研究了弯管中导波的传播特性,通过几个不同弯曲程度管道的试验结果对比,得出导波模态转换效率随弯头角度的增加而增加的规律。

FABIEN 利用半解析有限元法从理论上推出了导波在螺旋结构中的传播规律,并采用一根螺旋角为7.5的杆结构模型对各个模态的传播特性进行了验证。

目前,国内外对一般工业管道的健康状况检测研究较多,但针对预应力塑料波纹管这类具有复杂外壁结构的管,超声导波检测技术研究较少。本文在Abaqus仿真软件中模拟超声导波在预应力塑料波纹管中的传播特性,并采用自主研制的电磁声换能器识别预应力塑料波纹管中的人工裂纹缺陷,计算缺陷位置测量不确定度。

塑料波纹管质量检测 第2张

Abaqus仿真软件进行预应力塑料波纹管的检测

(1)在Abaqus仿真软件中构建预应力塑料波纹管的计算模型,模拟超声导波在预应力塑料波纹管中的传播特性,并得到了含有环向裂纹缺陷时的仿真结果。

(2)采用自主研制的电磁声换能器在预应力塑料波纹管中激励和接收L(0,2)模态导波,实现了对预应力塑料波纹管中人工裂纹缺陷的识别和定位。

(3)分析了缺陷定位试验过程中的误差来源,根据标准不确定度的合成公式,计算得到了缺陷位置的合成不确定度。

有限元仿真和试验结果表明,频率240 kHz的模态可以实现对预应力塑料波纹管环向裂纹缺陷的检测,且测量精度较高,可以满足工程应用的需求,同时为进一步利用纵向模态超声导波检测技术对预应力塑料波纹管的健康监测与评估奠定了基础。