基于超声临界折射纵波的管道应力状态无损测量方法

油气管道多年运行后不可避免出现额外变形,现场管道运行维护工作者正面临准确评价危险管段安全裕度的难题,迫切需要可直接测量管道运行工况下应力的手段,为快速准确评价管道安全裕度提供定量的参考数据。利用超声临界折射纵波(LCR波)波速与应力呈定量关系的超声波法是管道运行工况下应力测量的有效方法。本文基于声弹性理论,分析了超声LCR波传播方向平行于加载方向时波传播时间与应力的关系,推导了一定声程下超声LCR波测量变形管道应力的公式,研制了油气管道运行状态下应力的专用超声测量装置;研究了管壁表面两向应力状态测量方法、温度补偿公式、LCR波在弹塑性变形中的响应规律,开展了现场测量应用实践,形成基于超声LCR波的管道应力状态无损测量技术。研究结果为现场变形管道应力的准确测量提供技术手段,为管道运行期间的安全评估提供准确数据,对保障管道安全有着重要工程意义。