带粘弹性包覆层充液管道中的超声导波缺陷检测研究
２００７年６月机械科学与技术Ｊｕｎｅ２００７第２６卷第６期ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ０１．２６Ｎｏ．６
刘增华带粘弹性包覆层充液管道中的超声导波缺陷检测研究
刘增华，何存富，王秀彦，吴斌
（北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京１０００２２）
摘要：理论分析得到了带粘弹性包覆层充液管道中纵向模态的频散曲线。为了验证理论分析结果。利用纵向模态对７．１２ｍ长的带环氧树脂包覆层充水钢管中的人工周向缺陷进行了检测。结果表明，频散和衰减小的未受干扰的Ｌ（０，２）模态分支部分适合带粘弹性包覆层充液管道中的缺陷检测。但是，在频段０一Ｏ．５ＭＨｚ，随着频率的增加，这些分支部分衰减值逐渐增加，缺陷检测能力也逐渐下降。并且频散和衰减较大，能量主要在水并口（或）粘弹性包覆层中传播，不属于未受干扰的Ｌ（０，２）模态分支部分的纵向模态不适合检测带粘弹性包覆层充液管道中的缺陷。因此，在对带粘弹性包覆层充液管道进行缺陷检测时，根据频散、衰减和波结构等传播特性选取合适的纵向模态十分重要。
关键词：超声导波；纵向模态；充液管道；缺陷检测
中图分类号：ＴＢ５５３；ＴＢｌ３２文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００３．８７２８（２００７）０６旬６８７旬５
ＤｅｆｅｃｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＵｌｔｒａｓｏＩｌｉｃＧｌｌｉｄｅｄＷａｖｅｓｉｎ
Ｌｉｑｕｉｄ?ｆｉＵｅｄＰｉｐｅｓｗｉｔｈＶｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃＣｏａｔｉｎｇｓ
ＬｉｕＺｅｎｇｈｕａ，ＨｅＣｕｎｆｕ，ＷａｎｇＸｉｕｙａｎ，ＷｕＢｉｎ
（ＣｏⅡｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎ西ｎｅｅｒｉｎｇａＩｌｄＡｐｐｌｉｅｄＥ１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅＩｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｕｒｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆ１０ｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｍｏｄｅｓｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｇｕｉｄｅｄｗａｖｅｓｉｎｌｉｑｕｉｄ－ｆｉｌｌｅｄｐｉｐｅｓｗｉ出ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｃｏａｔｉｎｇｓ．ＴｏＶｅｒｉｆｙｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｅｕｔｉｌｉｚｅｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｍｏｄｅｓｔｏｄｅｔｅｃｔ出ｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌａｎｄｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｄｅｆｅｃｔｓｏｆｗａｔｅｒ－ｆｉＵｅｄｐｉｐｅｓｗｉｔｈｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄｔｈｅｌｅｎ舒ｈｏｆ７．１２ｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔ｝ｌａｔｔｌｌｅｕｎｐｅｒｔｕｒｂｅｄＬ（Ｏ，２）ｍｏｄｅｂｒａｎｃｈｗｉｔｈｌｏｗａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎａｎｄｗｅａｋｄｉｓｐｅｒ—ｓｉｏｎｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｉｎｌｉｑｕｉｄ－ｆｉｌｌｅｄｐｉｐｅｓｗｉｔｈＶｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｃｏａｔｉｎｇｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｔｔｌｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｎｇｅｏｆ０～０．５ＭＨｚ，ａｓｔｈｅｆ南ｑｕｅｎｃｙｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｍｏｄｅｂｒａｎｃｈｅｓｉｓｏｎｔ｝ｌｅｉｎｃｒｅａｓｅ；ｔｈｅｉｒｄｅｆ．ｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｉｓｏｎ出ｅｄｅｃｒｅａｓｅ．ＯｎｔＩｌｅｃｏｎｔｒａｒｙ，ｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｋｉｎｄｏｆｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｍｏｄｅｗｈｏｓｅｅｎｅｒｇｙｐｒｏｐａｇａｔｅｓｍａｉｎｌｙｉｎｗａｔｅｒａｎｄ／ｏｒｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｃｏａｔｉｎｇｓａｒｅｎｏｔｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｉｎｌｉｑｕｉｄ－ｆｉｌｌｅｄｐｉｐｅｓｗｉｔ｝ｌＶｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｃｏａｔｉｎｇｓ．Ｔｈｅｒｅｆｂｒｅ，ｉｎｓｏｄｏｉｎｇ，ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｓｅｌｅｃｔａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｍｏｄｅｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉ山ｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｓｕｃｈａｓｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎａｎｄｗａｖｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｍｓｏｎｉｃｇｕｉｄｅｄｗａＶｅ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｍｏｄｅ；ｌｉｑｕｉｄ一６Ｕｅｄｐｉｐｅ；ｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
在工程实际中，通常在管道的外壁涂覆一层粘弹性介质如环氧树脂、沥青等，保护管道不受外界腐蚀或外力损伤，以延长管道的使用寿命和保障管网的运行安全。然而随着运行时间的增加，由于粘弹性包覆层的老化脱落、管道材质改变、管道内的残余应力、工作压力以及其它原因，带粘弹性包覆层充液管道仍会出现不同类型的缺陷如应力腐蚀、裂纹等，给管道的安全可靠性带来了威胁，影响管道的使用
收稿日期：２００６—０８—０７
基金项目：国家自然科学基金项目（１０３７２００９），北京市自然科学基金项目（４ＪＤ５２００８）和北京市教委项目（ＫＺ２００５１０００５００４，Ｋ抛００４１０００５００３）资助
作者简介：刘增华（１９７３一），男（汉），江西，博士，Ｉｉｕｚｅｎｇｈｕａ＠ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
万方数据