Распространение крутильных волн в линейно-протяженных объектах с продольными дефектами

• Автор: Мурашов, Сергей Андреевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1 Линейно-протяженные объекты и методы их

неразрушающего контроля

1.1 Виды и области применения линейно-протяженных

промышленных объектов

1.2 Дефекты линейно-протяженных объектов

] .2.1 Дефекты пруткового и трубного проката при производстве

1.2.2 Дефекты линейно-протяженных объектов в процессе

эксплуатации

1.3 Методы и средства неразрушающего контроля линейнопротяженных объектов

1.3.1 Магнитный вид
1.3.2 Вихретоковый вид
1.3.3 Ультразвуковой вид
1.4 Волноводный акустический контроль линейно-протяженных
объектов
1.4.1 Методы и средства волноводного акустического контроля
1.4.2 Результаты промышленного использования
1.5 Формулировка задач исследования
Глава 2 Основные параметры крутильных волн
2.1 Нормальные волны в линейно-протяженных объектах
2.2 Особенности распространения волн Похгаммера
2.3 Особенности распространения крутильных волн
2.4 Методика расчета скорости крутильной волны
2.4.1 Аналитический метод
2.4.2 Метод конечных элементов
2.4.3 Конечно-элементная модель и алгоритм расчета скорости
крутильной волны в линейно-протяженном объекте
2.4.4 Обоснование параметров конечно-элементной модели и оценка
точности получаемых результатов
Выводы по главе
Глава 3 Взаимодействие крутильных волн с дефектами линейнопротяженных объектов
3.1 Моделирование процесса взаимодействия крутильных волн с
дефектами
3.2 Экспериментальная установка для исследований
3.3 Погрешности при измерении скорости крутильной волны
3.4 Взаимодействие крутильных волн с продольными трещинами
насосно-компрессорных труб
3.5 Взаимодействие крутильных волн с протирами насоснокомпрессорных труб
3.6 Результаты внедрения акустического дефектоскопа насоснокомпрессорных труб
Выводы по главе
Глава 4 Влияние профиля линейно-протяженного объекта на
распространение крутильной волны
4.1 Труба с разностенностью по сечению
4.2 Пруток с овальностью по сечению
4.3 Полоса с нарушением геометрических пропорций в
прямоугольном профиле
4.4 Сортовой прокат различного профиля
4.5 Профиль токоведущего провода
4.6 Профиль рельса

4.7 Параметры эхо-импульсного метода акустического контроля
линейно-протяженных объектов различного профиля
Выводы по главе
Выводы
Список использованной литературы
Приложение А Расчетные данные для обоснования оптимальных
параметров конечно-элементной модели
Приложение Б. Результаты численных расчетов и
экспериментальные данные
Приложение В. Примеры дефектограмм, полученных на
дефектоскопе АДНКТ
Приложение Г. Акт о внедрении ООО «НПИЦ «Качество»
Приложение Д. Акт о внедрении ФБГОУ ИжГТУ

боте [100] также показано, что чувствительность к дефектам возрастает на более высоких частотах. Однако использование более высоких частот приводит к уменьшению расстояния, на которое распространяется волна. При контроле дефектов, имеющих значительную протяженность вдоль образующей трубы, авторы рекомендуют использовать более чем одну частоту контроля, чтобы исключить взаимное интерференционное ослабление импульсов, отраженных от начала и конца дефекта, когда его протяженность составляет 50% или 100% от длины волны.
Известно, что нормальные волны характеризуются большой мощностью проникновения в материал трубопровода. Американские специалисты изучили [107] вопрос о контроле труб с вязкоупругим покрытием, для которых таких данных нет. Теоретическое исследование выполнено с использованием программного обеспечения ABAQUS, основанного на методе конечных элементов, и метода мониторинга структуры (structural health monitoring — S1IM). Также ими проведены измерения на трехметровых стальных трубах с вязкоупругими покрытиями (битумная мастика 50, одно-и двухслойная эпоксидная смола и ленточный асфальт) различной толщины. В результате ученые выяснили, что мощность проникновения зависит от материала и толщины покрытия. Мощность проникновения в трубу без покрытия в 10 раз выше, чем с ним. Если вязкоупругим материалом является лента асфальта, то мощность проникновения волноводных волн уменьшается на 50% по сравнению с остальными покрытиями. Влияние битумной мастики 50 становится более существенным, если толщина слоя больше 1 мм.
Нормальные волны позволяют контролировать протяженные объекты с ограниченным доступом. Например, авторы работы [117] разработали средства ультразвукового контроля вертикальных трубопроводов для транспортировки нефти из надводных объемов в подводные (например, от танкера к трубопроводу, проложенному по дну моря). Такие трубопроводы имеют специальные «ожесточители изгиба» из полиуретана, ограничивающие доступ к металлическим частям трубопровода, но не защищающие от коррозионных повреждений. Контроль металла трубы осуществляется со стороны фланцев (доступ к ним возможен). Используется тщательное позиционирование преобразователя и сканирование фланца по кругу. Авторами смоделированы типичные трещины и показано, что выявляются модели дефектов глубиной 2 мм, а при благоприятных условиях — 1 мм.
В статье [139] американский ученый Джозеф Роуз, давно и серьезно занимающийся проблемами использования нормальных волн в неразрушающем контроле, де-