压力管道腐蚀过程声发射监测实验研究.doc

压力管道腐蚀过程声发射监测实验研究摘要:压力管道使用过程中化学腐蚀产生的信号相对于现场噪音信号及管道内部流体流动噪声非常微弱,长期以来声发射技术在压力管道腐蚀方面的应用一直很少有人涉及。随着人们对声发射源和声发射信号传播理论研究的更深层次的认识,声发射检测技术正面临着全新的更高层次的发展前景,研究声发射在压力管道检测中的应用具有很强的实际意义。本文将就压力管道的腐蚀声发射信号进行试验、分析和研究,探索压力管道腐蚀声发射长期监测及其安全评价方法。关键词: 压力管道声发射监测 1 、实验室管道模拟腐蚀检测采用美国物理声学公司 PCI-2 系统进行检测,换能器频率包括 60KHz 、 150KHz 、宽频( 100KHz-1MHz )三种型号进行对比监测分析。管道模型为 Q235 钢管,外径 75mm, 壁厚 4mm ,管道总长 1400mm 。将两个传感器固定在管道外壁表面,两传感器间距为 1000mm ,分别距离管道端部 200mm ,用耦合剂粘接良好后,进行检测,图 6-22 为管道检测模型图。 1号传感器 2号传感器图1、管道检测模型图管道模型如图 1,采用谐振传感器进行监测,传感器谐振频率为 60KHz ,两传感器相距 700mm ,分别距离管道两端 350mm 。用盐水填入管道,管道两端用塑胶套封住,留有空气流通孔,进行管道腐蚀声发射监测,此过程类似于管道外壁腐蚀状况。利用断铅信号在两传感器之间作为模拟源,S为模拟声源与两传感器之间的距离差的绝对值,Δt为两传感器接收声源信号的时间差。图 1 中两个传感器间距 900mm ,距离 1 号传感器每 100mm 作为一个测试点, 每点断铅三次,每次断铅信号传到 1、2通道的时间差Δt( 即一次断铅信号被两通道接收到的时间差的绝对值), Δt 为每个测试点三次断铅模拟源信号被两传感器接收到的时间差的平均值,单位为微秒(μs);N为断铅次数,根据声速公式Δs/Δt计算,外壁断铅信号传播声速在 5263m/s 左右,在此声速下进行定位测试。根据同一次腐蚀信号被相距 700mm 的两个传感器接收到的信号时间关系。由相关性分析两信号的相关关系,确定腐蚀源距离 1 通道较近,由于两传感器接收到的信号幅值衰减 10d b 左右,根据谐振检测中的信号衰减规律( 声发射源处于两传感器中间位置时,两传感器采集到的信号幅值之差小于 10db ,此现象已通过对模型断铅试验予以确认) 可知,腐蚀源位于两传感器之外,因此判断腐蚀源位于 1通道左侧,根据声波波速、时间差可以确定腐蚀源位置。随着试验的持续进行,其信号幅值由 45db 增至 50db 左右,由于其信号出现具有一定的规律性,初步判断信号源较为固定,且位于 1通道左侧 200mm 左右。图2、管道充入盐水后信号波形频谱图图3、1 通道接收到典型腐蚀信号波形、频谱图图2为腐蚀液充入管道后初期形成的声发射信号,此信号具有明显的突发性特征,其频谱具有两个峰值,类似于气泡破裂产生的信号特征。分析其原因,由于管道内部具有很多微孔以及表面的凸凹状态,在盐水充入过程中,由于液体的表面张力作用,管道内壁在液面下有大量的空气存储点,随着液体与管道内壁金属氧化物的溶解结合,内壁微孔中的空气不断溢出,在液面处破裂,由于管道内壁的圆形结构,有一些溢出的气泡在管壁处破裂,形成了典型的突发性声发射