超声兰姆波在储罐底部传播的数值模拟研究

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超声导波检测数值模拟

毕业论文管道超声导波检测数值模拟学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：****年 * 月1 绪论1．1 课题背景及研究意义现代管道运输起始于19世纪中叶。

随着油气资源的开发以及能源市场的急增，管道运输在世界范围内得到了飞速发展，已经成为国民经济的命脉，管道运输业作为与铁路、公路、航空、水运并驾齐驱的五大运输业之一，在经济建设和国防工业中发挥着越来越重要的作用[1]。

随着管线事故的增多、管龄的增长，由于施工缺陷和腐蚀等问题和人为破坏的存在，管道事故频频发生，给人们的生命、财产和生存环境造成了巨大的威胁。

因此，工业发达国家均高度重视管道检测技术的研究和开发，对在役长距离油气输送管道实行强制性的检测，特别是对新建和老龄管道更是十分关注。

目前我国多数油气管道已经进入中老年期。

为防止管道腐蚀穿孔、爆管等造成的恶性事故的发生，我国每年用于油气管道维修的费用逐步增加。

由于检测手段的制约，管道的损伤状况多数不明，往往造成盲目开挖、盲目报废，维修缺少科学性，从而造成人力、物力的巨大浪费。

所以，发展一种经济实用、快速高效的管道检测技术成为亟待解决的问题[2]。

常规的无损检测方法主要有：(1)射线检测法，如x射线、r射线、b射线等；(2)声学检测法，如超声检测、声发射检测、声显微检测等；(3)电学检测法，如涡流检测等；(4)磁学检测法，如磁粉检测、漏磁检测等。

但是常规的无损检测技术检测管道，必须要求沿管道逐点检测，检测速度很慢，而检测的成本却比较高，劳动强度大。

绝大部分管道运输的是有腐蚀性的物质，工作条件非常恶劣，而且大部分工业管道都带有外包层使之与外界隔绝，常规无损检测必须剥开外包层，大大增加了检测成本[3]。

近年来发展出了一种能够进行快速、长距离、大范围、相对低成本的无损检测方法，即超声导波检测法。

在固体中传播的超声导波，由于本身的特性，沿传播路径衰减很小，所以可以克服逐点扫描法的缺点进行长距离、大范围的缺陷检测；并且超声导波也可在充液、带包覆层的管道中传播，使得检测工业管道的费用大大降低[4]。

应用神经网络研究地面储罐罐底声发射检测中渗漏信号与腐蚀信号的差异

以应用，其中 “ 馈 ” 法更是被用来区分不同的前
数据进行结合分析以区别出渗漏和腐蚀信号
的不同之处。利用神经网络系统对被测油罐
进行了分类。
关键词渗漏
地面储油罐神经网络
腐蚀
信号。近年来，神经网络系统日益受到重视并被认为是进行信号处理和分类的强有力工具。Ｂｉａｙ和ｌＭａｈｗ利用神经网络开发了一个用于诊断滚珠缺ｔｅ陷的模型。同样基于神经网络，ＴｄｊＫｏｅ发明ａｅｓｔ
下问题：
的不同设备或设施上进行测试实验并加以研究。从此，这个研究小组相继研究出多达５０余种声发射０技术。上世纪９Ｏ年代，另一个由Ｅｉ．ｃｅｔｒｋＧＥｋｒ领ｃ
导的研究小组重复进行了声发射技术的部分测试，用来规范使用规则。美国石油组织随后也根据其工程项目先后在得克萨斯州的三个炼油厂的地面储罐上进行了类似的测试。实验结果以数篇技术报道的
拟实验。在炼油厂地面储油罐上安装的声发
射器用来收集数据，并与从实验室中获取的
Ｍａｏ的研究目的是为了将成熟科学理论和实际应用前景做一个概括性的比较。关于特性曲线判别法的科学性和实用性的报道很多，这也证明了它的重要性。部分使用方法通过模拟人工神经网络加

储罐底板的在役超声高频导波检测

储罐底板的在役超声高频导波检测邓进;李兵;刘书宏;魏孔山【摘要】石油、天然气等化工行业中,储罐经过长时间运行后,储罐的底板会出现不同程度的腐蚀变薄甚至穿孔,严重危害生产安全.采用S0模态的高频超声导波对模拟储罐边缘板人工试块进行检测,得出不同条件对高频导波检测能力的影响.在实际检测中,成功采用高频导波对储罐边缘进行快速大面积在役检测并发现储罐边缘板的腐蚀缺陷.通过人工试块对比试验和现场在役检测,验证了高频导波对储罐边缘板腐蚀检测的可行性.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2013(035)012【总页数】4页(P24-27)【关键词】高频导波;储罐底板;在役检测【作者】邓进;李兵;刘书宏;魏孔山【作者单位】中国特种设备检测研究院,北京100013;中国特种设备检测研究院,北京100013;南昌航空大学无损检测教育部重点实验室,南昌330063;化学工业设备质量监督检验中心,兰州 730060【正文语种】中文【中图分类】TG115.28超声导波与传统超声波技术相比具有两个明显的优势［1］。

首先，在构件的一点处激励超声导波，由于导波本身沿传播路径衰减很小的特性，它可以沿构件传播非常远的距离，最远可达几十米。

超声导波具有传播距离远、检测范围大的优点，常用于板中的缺陷检测和结构状态评估［2－3］。

另一方面，由于超声导波在管（或板）的内、外（上、下）表面和中部都有质点的振动，声场遍及整个壁厚（板厚），因此整个壁厚（或板厚）都可以被检测到，这就意味着既可以检测构件的内部缺陷也可以检测构件的表面缺陷。

金属储罐常年在自然环境下工作，遭受内含物的侵蚀，不可避免地会受到腐蚀。

一旦储罐发生泄漏，将对生产生活产生巨大损失，因此，储罐腐蚀检测显得尤为重要［4］。

利用超声导波技术检测管道时具有快速、可靠、经济且无须剥离包覆层的优点。

1 导波检测原理采用导波进行储罐底板在线检测时，探头在储罐底板外露部分激发Lamb波，并接收底板上缺陷返回的反射波，通过分析处理获得储罐罐底的腐蚀状况［5］。

外加应力下超声导波传播特性仿真研究

ｐａｐｅｒ，ｔｈｅｅｘｔｅｎａｒｌｓｔｒｅｓｓｏｆｐｌａｔｅｕｌｒｔａｓｏｎｉｃｕｉｇｄｅｄｗａｖｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈｒａａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ
２０１７年
仪表技术与传感器
ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒ
２０１７
Ｎｏ．６
第６期
外加应力下超声导波传播特性仿真研究
雷正，涂君，邱公吉吉，王亚午，宋小春
ｔｅｉｓｆｔｉｃｓ；ｎｕｍｅｉｒｃｌａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｌａｒｇｅｏｉｌｔａｎｋｉｎｓｅｒｖｉｃｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｈｅｔｉｌｕｆｎｅｎｃｅｏｆａｐｐｌｉｅｄｓｒｅｔｓｓｏｎｈｅｔｍａபைடு நூலகம்ｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｄｅｄｕｃｅｄｉｎｈｉｔｓ
ｏｆＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＧｕｉｄｅｄＷａｖｅＵｎｄｅｒＥｘｔｅｒｎａｌＳｔｒｅｓｓ
ＬＥＩＺｈｅｎｇ，ＴＵＪｕｎ，ＱＩＵＧｏｎｇ－ｚｈｅ，ＷＡＮＧＹａ－ｗｕ，ＳＯＮＧＸｉａｏ — ｃｈｕｎ

储罐罐底腐蚀声发射信号模式识别研究的开题报告

储罐罐底腐蚀声发射信号模式识别研究的开题报告
一、选题背景
储罐是储存化学品、石油、气体等大型设备，其安全性对保障生产
和人民生命财产安全至关重要。

然而，储罐长期受到腐蚀的影响，被认
为是导致事故的主要原因之一。

其中，罐底腐蚀是最严重的腐蚀形式之一，由于其难以检测和维修，常常导致灾难性的事故。

为了保证储罐的安全运行，需要对储罐罐底腐蚀进行检测和识别。

声发射技术作为一种无损检测方法，被广泛应用于储罐底部腐蚀的检测。

然而，如何对声发射信号进行有效的模式识别，仍然是一个具有挑战性
的问题。

因此，选取储罐罐底腐蚀声发射信号模式识别为研究课题，具有重
要的理论和实际意义。

二、研究内容
基于声发射技术，构建储罐罐底腐蚀声发射信号采集系统，采集储
罐罐底的声发射信号。

开展信号处理分析，探究声发射信号的特征和规律，选择合适的信
号处理方法，提取信号的特征参数。

采用机器学习算法，建立声发射信号模式识别模型，识别不同程度
的腐蚀情况，并进行模型测试和优化。

三、研究意义
储罐罐底腐蚀声发射信号模式识别技术的实现，可以实现对储罐罐
底腐蚀的及时检测、准确判断、快速诊断和有效预警，有助于提高储罐
的安全性和经济性，防止灾难性事故的发生。

同时，该研究的结果也可
以为其他无损检测领域提供参考和借鉴，具有较好的推广和应用前景。

薄板声-超声检测时兰姆波传播模式的有限元模拟

薄板声-超声检测时兰姆波传播模式的有限元模拟
魏运飞;卢超;张在东
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2009(031)007
【摘要】在声一超声检测中,正确认识超声波传播特性是其被有效应用的基础.通过有限元数值模拟的方法,研究薄板中声-超声检测形式下超声波传播模式,对模拟产生的波形信号用二维傅里叶变换法进行模式识别,并与兰姆波的理论波数频散曲线进行对比,证实产生了多模式兰姆波.使用波场快照图观测了声-超声检测方式下超声波的传播特性.研究表明,将数值模拟方法和试验相结合是研究超声检测技术的有效途径.
【总页数】5页(P520-524)
【作者】魏运飞;卢超;张在东
【作者单位】南昌航空大学,无损检测技术教育部重点实验室,南昌,330063;南昌航空大学,无损检测技术教育部重点实验室,南昌,330063;南昌航空大学,无损检测技术教育部重点实验室,南昌,330063
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28;O242.21
【相关文献】
1.薄板腐蚀缺陷兰姆波成像检测的有限元模拟 [J], 魏运飞;卢超
2.粘弹性薄板中兰姆波传播特性的研究 [J], 郭湘怡;郭湘宇;胡欣智;赵迪;王前宇
3.液体层-压电薄板中兰姆波对液体密度的声传感 [J], 邓明晰
4.有液体层负载时压电薄板中兰姆波的传播特性 [J], 邓明晰;刘镇清
5.点焊试件中兰姆波传播的有限元模拟及其应用 [J], 陈振华;史耀武;赵海燕
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常压储罐底板泄漏检测技术

〒困麵备安全检测技术常压储罐底板泄漏检测技术陈立志1艾景奇2董京龙3王宁辉3熊甫宏3(1.中国特种设备检测研究院北京100029)(2.中国石油管道局工程有限公司廊坊065000)(3.中石油华北油田公司任丘065700)主商要：本文从一个常压储罐底板泄漏检验案例出发，结合不同无损检测新技术的应用，进一步论证了声发射在线检测技术、高频导波检测技术和开罐漏磁检测技术等新型技术在常压储罐底板检测的可行性。

结果表明，储罐底板声发射检测发现2处疑似泄漏信号的可疑区域，为下一步开罐复核缩小检测范围，高频导波检测、漏磁检测各锁定1处缺陷位置，经真空试漏判断为漏点位置，为常压储罐开罐检测和在线检测提供了又一实际的工程案例。

关键词：储罐泄漏声发射高频导波漏磁Leakage D etection T echnology o f A tm osp h eric Tank FloorChen Lizhi1Ai Jingqi2Dong Jinglong3Wang Ninghui3Xiong Fuhong3(1. China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 100029)(2. China Petroleum Pipeline Bureau Engineering Co. Ltd Langfang 065000)(3. PetroChina Huabei Oilfield Company Renqiu 065700)A bstract Based on an atmospheric tank floor leakage test case and combined with the application of different new nondestructive testing technologies, this paper further demonstrates the feasibility of online acoustic emission testing technology, high-frequency guided wave testing technology and open tank magnetic flux leakage testing technology in the atmospheric tank floor detection. Results show that the tank bottom plate acoustic emission detection found suspicious areas of two suspected leak signal for the next step can review to reduce the detection range, high frequency guided wave detection, magnetic flux leakage testing each lock 1flaw location, the vacuum leakage judgment for the location of the leakage point, It provides another practical test case for open tank test and online test of atmospheric storage tank.K eyw ords Tank leakage Acoustic emission High frequency guided wave Magnetic flux leakage中图分类号：X924 文献标识码：B文章编号：1673-257X(2021)05—0056-05 DOI:10.3969/j. issn. 1673-257X .2021.05.012常压储罐是储备危险化学品的重要设备，国家不断筹建国家石油储备基地m。

基于超声Lamb波技术的储罐底板缺陷检测分析

导波，其检测方法大多是Ｌａｍｂ波检测，因为它具有传播距离下表面具有很明显的法向位移分量．根据其脉冲信号的相关大、便捷快速等方面的优势．可以有效检测储罐底板是否存在计算，发现即使不锈钢板面存在液体负载．但是Ｌａｍｂ波能量
波形。这些波形大多属于复杂干涉或者是几何弥散．进而产生
图１Ｌａｍｂ波频散曲线
新的超声波类型。即导波。它在固体版的传播中，主要的导波
根据上图所示．根据相关的计算．这里对图中的Ｐ１和Ｐ２
类型有两种，一种是Ｌａ “ ｌｂ波，另外一种是ＳＨ板波。对于板中两个点所对应的Ｌａｍｂ￣波模式进行分析和计算．发现板的上、
一
、
超声Ｌａｍｂ波检测原理
一
＾誊量君煞罐嚣覃｜珏｝般情况下．当超声波局限在不同形状材料（比如板状、
，《掌．Ｊ匿，ｌ－黼吣
棒状等）的边界之内时．由于声波处在不连续的交界面环境中，就会产生多次的往复反射行为，而且还会进一步产生新的
５００毫米处两个地方．那么接收器接收到的时域脉冲回波信速是每秒５．７９０千米．横波的声速是每秒３．１８０千米其Ｌａｍｂ１
波频散曲线如下图所示：
号如下图所示：
米【收稿日期］２０１４ — ９ — １５
［作者简介］徐渠（１９８１一），连云港广播电视大学教师，研究方向：检测技术与自动化装置。教过ＰＬＣ控制、电器拖动等课程。

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ｓｅｔｅｅｉ￣ｔｅｐａ，ｉｇｔｌｌｅｗｔｔｋｗｌａｄａｓ￣ｔｌｌｔｗｔｔｋｗｌｌａｅｙｌｕ，ｐｃｉｌｉａｆｅｓｅｓｌｌｔａｓｌｓｅｐａｉａａ，ｎｉｅｓｅｐａｉｎａｏｄｄｂｉｉｖｙｎｒｎｅｅｎｅｅｔｈｎｌｎｅｅｈａｌｑｄ
有罐壁但无液体负载的单层钢板和有罐壁且有液体负载的单层钢板中的传播规律进行了
数值模拟研究。计算结果表明，管罐壁和液体负载对超声兰姆波的传播行为产生了一尽定程度的影响，仍可保证超声兰姆波模式的时域脉冲信号传播较远的距离。研究结但果为采用超声兰姆波检测储罐的底部性质提供了理论依据。关键词超声兰姆波；无损检测；储罐；底板检测；数值模拟
文献标志码：Ａ中图分类号：Ｇ１．８Ｔ１５２
ＮｕｒｃｌＳｍｕａｉｎＲｅｅｒｈｏｔａｏｉａａｅＰｒｐｇｔｎｉｈｔｏＰａｅｏｌＴａｋｍｅｉａｉｌｔｏｓａｃｎＵｌｓｎｃＬｍｂＷｖｏａａｉｎｔｅＢｏｔｍｌｔｆＯｉｒｏｎ
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１７７４．０１０．１ｏ：０３６／．ｓ．６２— ８３２１．５０７ｓ
超声兰姆波在储罐底部传播的数值模拟研究
高广健，０３１
摘
要
选择仅有切向位移分量的ｓ２超声兰姆波模式，别对其在自由单层钢板、分
第２７卷第５期
２１０１年９月
后
勤
工
程
学
院
学
报
Ｖｏ．７Ｎｏ５１２．
Ｓｐ．ｅ２０１１
ＪＵＲＮＡＬＯＯＧＩＴＣＮＧＩＥＮＧＵＶＥＩＹＯＦＬＳＩＡＬＥＮＥＲＩＮＩＲＳＴ
文章编号：６２— ８３２１）５— ０４— ４１７７４（０１００８０
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在石油工业中，经过长时间使用，多大型容器和储罐的底板容易穿孔或腐蚀变薄 … 。传统检测方许式需要开罐和清罐，存在很大的局限性，因此，在不清空储罐的前提下对储罐底部钢板的性能准确地进行无损评价具有重要的现实意义。超声兰姆波（导波）作为评价板状材料结构性能的有效手段，可望在罐底