桩端岩溶三维超声成像方法及应用研究

研究目的:岩溶地区大直径桩基础受桩端岩溶的威胁大,探查不清或处理不当时可能会出现桩基承载力不足等严重工程质量问题,现有探测方法难以在桩底复杂泥水环境下实现桩端三维精细化探测。本文基于超声相控阵全聚焦成像原理,提出一种全新的桩端岩溶三维探测方法,以实现对桩端一定范围内地质结构进行三维高精度成像。研究结论:(1)本方法和装备在桩底采集超声数据并成像,可对桩端一定深度和冲切角范围内岩溶三维高精度成像;(2)足尺模型试验表明本装备可探测桩端10 m以内溶洞且探测精度优于0.1 m;(3)工程实践表明本装备可有效查明桩端岩溶、破碎裂隙,探测结果准确可靠;(4)本装备能适应桩底各种恶劣的环境,探测过程简单高效,时效性强,对保障岩溶区桩基施工安全与质量控制具有重要的意义。

大直径桩端岩溶三维高精度成像方法

在岩溶地区,大直径桩基础受桩端岩溶的威胁较大,传统的钻探和物探等手段难以实现桩端岩溶三维精细探测。该文提出了一种基于超声成像原理的桩端岩溶探测方法,使用超声相控阵传感器在桩底采集全矩阵数据,采用全聚焦方法可对桩端岩溶成像。为解决超声远场成像横向分辨率低的问题,在桩底多个测点采集全矩阵数据,采用多面阵合成孔径全聚焦技术进行远场成像,实现桩端大范围、大深度、高精度成像。制作1:1足尺桩基岩溶实验模型并开展了探测实验,证实了该方法的有效性,并结合工程实例检验了该方法的实用性。结果表明,该方法可以对桩端10 m深度范围内的岩溶进行三维高精度成像,探测分辨率达0.1 m。该方法为大直径桩端岩溶提供了一种全新的、有效的探测技术和手段,对保障岩溶区桩基施工安全与质量控制具有重要的意义。

用于管道环焊缝缺陷检测的超声相控阵系统

传统超声探伤只能定点聚焦,影响管道环焊缝缺陷检测自动化水平的提高。为此引入超声相控阵技术。本文设计用于管道环焊缝缺陷检测的便携式超声相控阵系统。文章首先介绍系统的构成,然后分析单声束通道的硬件结构及其信号处理过程,实现对探头各阵元发射或接收相位的精确控制。试验表明该系统具有良好的超声发射和回波合成能力。

超声相控阵在管道缺陷检测中的优化设计

本文采用具有电子偏转及电子聚焦特性的超声相控阵技术对大口径长输管道环焊缝进行缺陷检测,克服传统无损检测由于焦点固定引起检测过程复杂的不足。相控阵换能器的声场特性决定探伤灵敏度,是换能器设计的主要依据。所以需要对超声相控阵换能器进行优化设计,其目的是研究阵元参数与声场特性之间的关系,尽可能地使主瓣尖锐,抑制栅瓣的产生,减弱旁瓣的幅度。本文首先采用数值分析方法,研究并仿真线阵参数对超声束聚焦性能的影响。然后介绍用超声相控阵换能器进行环焊缝检测的试验平台。在此基础上,选取优化后的超声相控阵探头与一个同频的常规超声探头进行对比试验。试验结果表明了该方法的有效性,能提高相控阵换能器的性能。

海底管道缺陷检测线聚焦超声传感器阵列设计

在对线聚焦超声传感器声场进行数值模拟和实际测试的基础上,设计了用于海底管道缺陷自动检测的线聚焦超声传感器阵列。用该阵列对样管中的缺陷进行了实际检测。测试结果表明,该阵列对管道中的轴向裂纹有很好的检出率。通过对测试信号进行分析,发现信号经二级自适应滤波去噪后,可得到更好的检出效果。

大口径PCCP管道断丝频谱响应现场试验研究(Ⅰ)

针对南水北调等大型水利工程中大口径PCCP管道在输水过程中容易受到多种外界及内部因素发生断丝时，不能快速准确地确定断丝位置是进行PCCP管道抢修的难点，对大口径PCCP管道结构断丝进行现场试验。提出一套基于光纤光栅检测PCCP管道断丝时的频率检测技术，开发出适用于大口径PCCP管线断丝检测的检测仪器及设备，形成一整套PCCP管道断丝检测系统，并通过PCCP管道断丝（内径2m）现场原位试验验证这一检测系统的可行性、可靠性及实用性，能够实现大型PCCP管道断丝的实时监测。通过对2m大直径PCCP管道在断丝前后传感器频谱发生变化的现场原位试验，认为管线发生断丝前后，同一物体在不同部位撞击时，传感器的频谱响应都相同，不同物体敲击，频谱不完全相同，但都在830Hz附近有一个频谱响应；无论断丝与否及不同的敲击方式、不同的敲击部位，均形成三个频谱峰值响应范围，断丝前后第一个和第三个频谱范围基本相同，但第二个频谱峰值范围，断丝前在290—380Hz，断丝后的则在500～650Hz。上述结论可以对PCCP管道是否发生断丝进行定性和定量判断，为下一步南水北调大口径PCCP管线断丝的检修提供技术指导。

大口径天然气管道音波信号的降噪方法

针对大口径天然气管道运行的非线性系统的特点,利用局部投影降噪方法对高含噪声的音波信号进行降噪处理。介绍了局部投影降噪方法的理论基础、算法步骤和数学模型,对该算法中的关键参数嵌入维数和时间延迟分别进行了说明,并用相应的方法进行求解计算。对现场3种不同工况的原始音波数据进行降噪分析,结果显示信噪比提高了20.7～38.2dB,说明了局部投影降噪方法对音波信号降噪的有效性和实用性,能实现噪声与特征信号的正确分离。

X80管线钢板探伤不合原因分析

通过超声波扫描显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜、EPMA电子探针等检测手段,详细分析了X80管线钢板材超声探伤不合的原因。分析结果表明,X80管线钢连铸坯和轧材内部均没有明显的裂纹缺陷;铸坯和轧材探伤不合位置处明显存在的Al-O-Ni型复合夹杂物偏聚缺陷是造成钢板探伤不合的直接原因,且夹杂物偏聚行为并不是元素偏析所致。优化生产工艺后,X80管线钢板探伤合格率提高到98.5%。

超声波透射法在检测大直径灌注桩完整性中的应用

介绍了超声波透射法检测大直径灌注桩桩身完整性的原理、方法和现场检测技术。通过现场检测实例,给出了基桩存在缺陷时声参量的几种特征。检测结果表明:超声波透射法能够相当准确的判别长桩的多处缺陷。

大口径输水管道自由浮游式检漏系统

介绍自由浮游式检漏系统的工作原理、分析方法以及工程实例。该系统的核心技术是可随管道内水流自由浮游的智能球。由于智能球直接经过漏点,可以清楚地接收由漏水引起的声信号,具有高精度、高效率,不受管材、管径及管道埋深影响等优点。自由浮游式检漏系统克服了传统音听检漏法的不足,特别适合大口径输水管道检漏。

西气东输二线超声波检验对比试样的合理性分析

介绍了西气东输二线自动超声波探伤对比试样人工缺陷的种类、位置及作用,并分析了对比试样对探伤系统探头数量的要求,两组检测纵向缺陷探头即可完成内外表面纵向刻槽的校验。通过数学方法计算了超声波探头的有效声束宽度,结果表明当钢管壁厚为26.4,27.5和33.0mm时,即使两组探头可完成对比试样的校验,但探伤系统无法覆盖整个壁厚范围。此时有必要对试样进行完善,建议可在对比试样中增加位于焊缝壁厚中心沿长度方向的φ3.2mm的水平钻孔,以准确对探伤系统在壁厚方向上的检测能力进行检验。

钢焊缝超声波探伤的中外标准对比分析

为适应EPC项目水泥装备出口检验需要,从适用母材厚度、探头参数的规定、检验等级、缺陷评级、灵敏度校准方法及缺陷指示长度的测量方法等方面对国标GB 11345—1989、欧洲标准DIN EN 1712:2002与美国标准ASTM E164—2003进行了详细对比。分析认为,只有充分了解国际标准及其质量分级,并与我国现行标准进行比对,才能合理地执行国际标准。

基于涡流技术分析的大直径钢管检测方法

介绍在现场对大直径钢管进行涡流检测的方法,制作了多通道组合传感器,通过对比试样和测试,对缺陷和涡流信号响应特征之间的关系进行了分析,在现场检测中发现了裂纹。表明此方法可以将缺陷检测出来并能确定深度,完全满足工程检测标准的要求。

海底管道超声检测数据采集模块的设计

应用超声检测技术于海底管道探伤,具有快速、可靠、经济等优点;由于超声中心频率比较高,探头数目也较多,对超声数据采集系统提出了比较高的要求,正是针对这一问题,提出了一种基于LFECP33+FPGA+DSP平台的数据采集方案,其中LFECP33是内含8个sysDSP的高性能FPGA,这套系统不仅具有采样频率高和多个通道实时处理高速大容量数据的能力,同时由于整套器件的功耗比较低,非常适用于管道检测中高压高温的环境特点,对超声技术应用于海底管道检测提供了很好的数据采集方案。

大口径管道对接焊缝的超声波自动检测

报道大庆和武汉两家公司研制的大口径输油管道超声波探伤仪及其自动检测技术原理和方法。该设备与工业控制计算机联合使用 ,利用多通道超声波探伤仪将六探头排列在焊缝两侧 ,由回转机构带动探头检测管道对接焊缝 ,发现缺陷即报警并标识 ,从而实现了探伤作业自动化。

大罐钢12MnNiVR探伤不合原因分析及工艺优化

根据大罐钢12MnNiVR钢板日常超声波探伤结果,发现探伤不合点集中在钢板厚度1/4处和厚度1/2位置。采用金相显微镜、扫描电镜等检测手段对超声波探伤不合样品进行了检测分析,发现位于厚度1/4位置的探伤不合缺陷主要是由宏观非金属夹杂物引起;而位于厚度1/2位置的探伤不合缺陷是由钢板较严重的中心偏析导致后续轧制组织异常引起。通过优化RH真空处理完毕后喂钙量、降低连铸中间包钢水过热度、增加钢板缓冷等技术措施,有效提高了12MnNiVR钢成品钢板探伤合格率。

数字式超声波探伤仪在不锈钢小径管中的应用

通过对DL/T 820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》中奥氏体不锈钢对接接头超声波检验方法的探讨,分析了如何正确使用数字式超声波探伤仪,达到准确的缺陷定位,进而确保了缺陷的检出率,保证机组设备运行的安全性、经济性。

厚规格X70管线钢板探伤不合原因分析及改进措施

针对济钢生产厚规格X70管线钢板探伤不合的原因,利用金相显微镜、扫描电镜以及能谱仪等检测手段进行显微组织和夹杂物分析。结果表明,中心偏析、组织夹杂物以及同时存在的Nb大型化合物是造成探伤不合的主要原因,采取改善钢水纯净度、延长板坯加热时间和调整连铸、轧制工艺等措施可以提高X70管线钢板的探伤合格率。

提高大规格冷作模具钢D2探伤合格率的锻造工艺研究

对宝钢集团特殊钢分公司大量生产的大规格D2模具钢出现探伤报废的原因进行了分析,认为主要是锻造比不足,共晶碳化物未能有效地破碎所致。据此研究了提高该钢种探伤合格率的锻造工艺,创新地提出了大锭型镦粗加径锻联合锻造的新工艺,使特殊钢分公司目前生产的大规格D2钢探伤合格率提高了近50%。

大型引黄灌区超声波流量计的改进与应用

为提高超声波流量计在大口径、高含沙引黄灌区应用过程中的计量精度,基于超声波流量计的原理,通过提高声源信号强度、减小传播衰减损失、修正温度曲线等方法对超声波流量计进行了改进.结果表明:频率为1 MHz的传感器声强强度及接收质量与0. 5,0. 2 MHz的传感器相比较低,信号中断严重;聚醚醚酮声导材料与聚砜声导材料相比声衰减较小;管道管径越大声衰减越大,大口径管道超声波流量计安装宜采用单声程模式;温度及泥沙等对计量精度有一定影响,且夏季侦测失败率较其他季节高;采用数字信号处理(DSP)可增加源信号处理量,缩短有效计算周期,消除由于泥沙含量变化所带来的散射声源损失;温度修正曲线能减小温度对测量精度的影响.研究结果可为大管径超声波流量计对黄河水的精确计量提供一定的技术支撑.