冷凝器不锈钢波纹管导波检测技术的研究.pdf

第54卷第2期
汽轮机技术
Vol 54 No. 2
2012年4月
TURBINE TTECHINOLOGY
Apr.2012
冷凝器不锈钢波纹管导波检测技术的研究
汪毅',张武能',王朝华,赵继辰,何存富
(1河南电力试验研究院,郑州450052;2北京工业大学机械工程及
应用电子技术学院,北京100124)
摘要:为了实现对冷凝器不锈钢波纹管的主动健康监测,采用附着在结构上的压电陶瓷晶片以及套在结构表面的
电磁声换能器激励接收导波模,优化各种参数以用于缺陷的识别和评估。试验选取经 Hanning窗调制的正弦脉
冲信号在波纹管中激励中心频率240kHz的纵向超声导波L(0,2)模态,用于波纹管中人工缺陷的检测,并分析了
L(0,2)模态对不同类型缺陷的敏感程度。试验结果表明,利用压电陶瓷晶片和电磁声传感器激励接收频率为
240kH2的L(0,2)模态可以识别波纹管中的裂纹缺陷
关键词:超声导波;波纹管;模态;电磁声换能罂;裂纹
分类号:TB132;TB559文献标识码:A文章编号:1001-5884(2012)02-0112-03
The Research on Guided Wave Testing for Stainless Steel Corrugated Tube
WANG Y, ZHANG Wu-neng, WANG Chao-hua, ZHAO Ji-chen", HE Cun-fu
(1 Henan Electric Power Research Institute, Zhengzhou 450052, China
2 Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)
Abstract: The guided wave modal was incentive receied and parameter was optimized for the identification and evaluation
of defects by the piezoelectric ceramic crystal chips attached to the structural and the electromagnetic acoustic energy
transducer set in the structure surface in order to realize the active health monitoring for stainless steel bellows of condenser
Longitudinal ultrasonic guided wave L(0, 2 ) mode of 240khz incentive center frequency in bellows of sine pulse signal
modulated by Hanning window was selected for the detection of bellows artificial defect. And the sensitive degree of
analyzes L(, 2) modal for different types'defects was analyzed. The experimental results showed that, using the
piezoelectric ceramic crystal chips and electromagnetic acoustic energy transducer to incentive receive the I(0, 2) modal of
240KHZ frequency could identify the crack defects of bellows
Key words: ultrasonic guided wave; below; model; electromagnetic acoustic energy transducer; crack
可以利用少量传感器对结构进行长距离大范围检测,可以对
0前言
结构整个横截面上的所有缺陷进行检测,可以通过调节模态
和频率,选取适合的单个或多个导波模态对结构进行安全状
电力是国民经济发展的命脉,一个国家的经济发展状况况评估。目前,国内外众多学者已针对工业管道在役状况检
很大程度上取决于其电力供应的能力。在我国83%以上的测进行了大量的数值仿真和试验研究6-,但对于不锈钢波
电力是由火力发电厂提供的。进入21世纪以来,随着国内纹管这类具有复杂外壁结构薄壁管的超声导波检测技术研
经济的快速发展,电力工业的发展也十分迅速。火力发电厂究尚未见到相关报导。
的高压加热器和冷凝器大都采用黄铜管、碳钢或不锈钢管作
热交换管。这些管材除了在生产和安装时留下的隐性缺陷1管道中的超声导波
并在运行过程继续扩展外,在管道使用过程还会产生各种新
的缺陷,如管内沉积物引起的点腐蚀、管内流水冲击磨蚀以
超声波在管道中传播时,由于在管壁处产生较为复杂的
及由于振动造成的横向开裂等,从而导致泄漏'-?。因此,反射和折射,使得在管道中传播的超声波速度受频率的影
研究不锈钢波纹换热管的无损检测评价技术,采取定期检响,从而导致超声波的几何弥散,即超声导波的相速度随频
验、全面检测、寿命评估等手段,排査缺陷,消除隐患,确保高率的不同而改变,这种现象就是导波的频散现象。导波的频
温、高压电站机组安全可靠运行,避免箐道爆裂造成人员伤·散特性取决于加载条件和波导的形状。在管道中传播的超
亡和经济损失,显得十分重要而迫切。
声导波存在3种模态?,即纵向模态L(0,m)、扭转模态
超声导波技术是一种新兴的无损检测方法,特别适用于7(0,m)和弯曲模态F(n,m),其中,n为模态的周向次数,m
管杆和板等多种结构的缺陷检测和健康状况评估。该技术为模数。通过数值求解频散方程可得到纵向超声导波的相
收稿日期:2011-10-21
作者简介:汪毅(1966-),男,高级工程师,现主要从事电力系统新检测技术的应用。