【摘 要】
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腐蚀作为工业设备在役过程中最常见的问题之一,每年给国民经济带来的损失十分巨大,严重时,更是直接危害到人民的生命安全。在役设备的腐蚀是一个动态发展和长期积累的过程,常规的定期检测方式难以对设备腐蚀进行连续、完整地评估。为了减少腐蚀损失、延长设备的使用寿命,及时采取安全措施预防设备腐蚀失效带来的各种安全事故以及环境污染问题,需对设备进行腐蚀在线监测获取设备本体的腐蚀动态演化数据。为此,本文采用电磁超声
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腐蚀作为工业设备在役过程中最常见的问题之一,每年给国民经济带来的损失十分巨大,严重时,更是直接危害到人民的生命安全。在役设备的腐蚀是一个动态发展和长期积累的过程,常规的定期检测方式难以对设备腐蚀进行连续、完整地评估。为了减少腐蚀损失、延长设备的使用寿命,及时采取安全措施预防设备腐蚀失效带来的各种安全事故以及环境污染问题,需对设备进行腐蚀在线监测获取设备本体的腐蚀动态演化数据。为此,本文采用电磁超声无损检测技术对工业设备的腐蚀情况实现非侵入式监测,以获得设备本体的腐蚀信息。首先,通过电磁超声仿真模型对超声波的激励、接收和传播路径进行探究,对监测信号中各回波信号的来源与特性进行充分的研究,建立了无腐蚀缺陷状态下预测固有回波时间的数学模型。并通过实验与仿真研究,验证了该仿真模型的有效性和数学模型的准确性,并分析了磁感应强度对监测信号的影响。为更清晰的分析腐蚀缺陷对监测信号的影响,对仿真模型进行优化,从而得到仅有超声横波的监测信号,更直观的探究不同腐蚀深度、大小的对监测信号的影响。为分析不同的腐蚀缺陷监测信号,计算了超声波的辐射声场,并使用-6d B法求得其主能量区域,然后结合超声波脉冲反射法对畸变信号的规律进行分析。通过信号分析可知,传统的超声波测厚算法难以适用于腐蚀畸变后的监测信号中,无法测得材料的剩余壁厚,难以对材料的腐蚀情况进行评估。针对这些问题,本文提取分析了腐蚀监测仿真信号的特征信号,并建立腐蚀在线监测算法,可有效计算腐蚀的实时深度,并有效获取到材料的腐蚀速率,对材料的剩余寿命进行预测。最后,搭建加速腐蚀模拟试验装置,采用电磁超声传感器对不同面积大小的腐蚀进行在线动态监测实验。研究连续腐蚀过程中监测信号的演化规律,并分析在动态腐蚀过程中影响监测信号的因素。结果表明,在动态监测过程中,相较于辐射声场面积大小不同的腐蚀监测信号表现出不同的演化规律,同时腐蚀表面的状况和腐蚀产物的存在均会在不同程度上影响电磁超声监测信号的波形、幅值等特征。进一步提取电磁超声连续监测过程中的腐蚀特征信号进行分析,利用腐蚀在线监测算法得到腐蚀过程中的实时腐蚀深度,获取材料的腐蚀速率,并在实验结束后与dent CHECK检测的腐蚀数据进行对比,证明了电磁超声腐蚀监测技术的可行性和在线监测算法的有效性。
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