管道腐蚀损伤检测试验研究

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管道是生活物资和战略物资运输的重要载体之一,可是过长的铺设线路与周遭的恶劣环境的影响致使其在运输时发生腐蚀、老化甚至是泄漏破坏,更遑论管道运输的介质大多为易燃易爆以及危险化学品,一旦发生损伤破坏,后果将不堪设想,从而给国家和人民造成惨重损失。故而管道结构的健康监测工作非同小可,需要对此引起足够的关注。管道的腐蚀破坏正是管道结构失效最大的幕后黑手,它不但会使结构承载力下降,还会引发一系列管道工程事故的发生。为此,如何准确又高效的对管道进行实时损伤监测成为了国内外诸多学者的研究课题。本文通过声发射检测技术与压电陶瓷检测技术对管道腐蚀状态下的结构损伤破坏展开动态监测研究工作,二者皆属新型结构检测技术,具备一定的工程实际应用价值。具体内容如下:(1)概述了压电陶瓷检测相关基础理念以及压电材料的分类、性能参数等信息,阐述如PZT这类压电陶瓷所具有的性能优缺点以及正、逆压电效应、小波与小波包能量等基本原理。简要概述了声发射技术的定义和基本理念与信号波传播方式,以及现今声发射技术上的优势与不足,包括声发射应用于结构损伤定位技术的研究,历陈声发射系统具体信息和信号处理方法。(2)介绍管道腐蚀相关理念,设计钢管腐蚀破坏电化学试验平台,并采用声发射监测技术对腐蚀试验全过程进行实时监测,以此获取管道腐蚀损伤破坏所有声发射信号,与此同时,给部分钢管外壁涂抹水性环氧富锌涂料以此进行对照试验。通过分布图分析法、参数分布分析法来分析信号特征参数,并使用时差定位法进行管道损伤源定位。结果表明管道在腐蚀过程中可大致分为初始腐蚀期、加速腐蚀期以及平稳腐蚀期三类。不同腐蚀时期的声发射信号特征参数存在一定差异且具有相关变化规律,结合声发射信号的多种分析方法来评测管道腐蚀状态下的损伤程度与损伤源定位,以此对管道的健康状况展开评估工作。(3)通过使用压电陶瓷的主动感应法来开展管道腐蚀的损伤检测工作。将压电陶瓷传感器分别贴合于管道两端,上端PZT传感器作为驱动器,当其被波形发射器激励后生成方向向下的应力波后被下端PZT传感器所接收。管道腐蚀从初始腐蚀期至平稳腐蚀期这一时段内,外壁出现损伤破坏产生微小裂缝或缺陷,应力波信号在经过缺陷处时应力波自身能量幅值减小,而后对所测信号进行时频信号分析,并根据损伤指数这一概念来反映管道腐蚀结构损伤程度,证明了该方法在管道腐蚀环境下进行损伤检测的可行性。
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