焊接管道超声导波损伤识别与定位方法

【目的】基于超声导波的损伤检测技术在长距离管道损伤快速检测中具有广阔的应用前景,通过分析损伤引起的超声导波散射信号,可实现损伤的识别与定位。但对于焊接管道,焊缝同样会导致超声导波发生散射,干扰损伤散射波提取,增加管道损伤检测的难度。【方法】针对损伤检测受焊缝影响的问题,根据焊缝与损伤散射波信号的不同特性,提出一种基于模态转换的超声导波损伤轴向定位方法。采用压电传感器激励单一L(0,2)模态超声导波作为入射波,根据轴对称模态与弯曲模态的周向特性,提取传感器接收信号中模态转换产生的F(1,3)模态信号,识别损伤反射回波,再结合L(0,2)与F(1,3)模态超声导波传播速度,实现管道损伤轴向定位。通过焊接管道损伤检测数值模拟与实验研究验证,在管道不同位置设置损伤,对损伤定位方法进行验证。【结果】数值模拟与实验结果表明,基于提取模态转换信号的方法可实现管道全域损伤检测,包括焊缝区与非焊缝区损伤,损伤轴向定位误差在3%以内。随着损伤深度增大,F(1,3)模态幅值增大,可为损伤深度的识别提供依据。采用传统基于L(0,2)模态反射回波的方法难以有效辨识焊缝区域损伤。【结论】与传统基于反射回波的管道损伤检测方法相比,该方法利用焊缝与损伤反射波的不同特性,在损伤检测中可有效减小焊缝反射回波的干扰,对于焊接管道尤其是焊缝区域的损伤检测方面具有潜在优势。(图10,表3,参30)