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《管道不規(guī)則焊縫激光超聲缺陷檢測技術(shù)探究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、管道不規(guī)則焊縫激光超聲缺陷檢測技術(shù)探究摘要：文章提出了一種利用激光熱彈效應產(chǎn)生超聲波并對管道及管件進行無損檢測的方法，介紹了激光超聲激勵及檢測原理，并針對管道及管件提出了系統(tǒng)方案；結(jié)合管道的實際特點進行了缺陷檢測試驗，建立了基于PVDF傳感器檢測激光超聲的實驗系統(tǒng)，通過掃描激光線源法研究表面缺陷和微缺陷對遠場、近場聲表面波的影響。通過檢測信號的幅度大小，分析超聲波沿管道傳播的規(guī)律；在缺陷近場區(qū)域內(nèi)，多種聲波由于缺陷散射而發(fā)生模式轉(zhuǎn)換，在近場區(qū)域發(fā)生疊加，聲表面波信號的幅度和頻譜特征都有顯著的變化
2、。但由于頻散效應使得距離與信號頻率存在規(guī)律不明顯，檢測距離與超聲信號呈幅度線性關(guān)系。關(guān)鍵詞：激光超聲；熱彈效應；無損檢測中圖分類號：TG441文獻標識碼：A文章編號：1009-2374(2012)26-0010-03目前，管道與管件缺陷的檢測技術(shù)主要有X射線照相法、超聲波檢測法、磁粉檢測法、滲透檢測法和電磁感應檢測法,其中超聲波檢測法不受材料、厚度與幾何形狀的限制，隨著新型超聲傳感器技術(shù)、自動化控制技術(shù)、現(xiàn)代計算機技術(shù)與圖像處理技術(shù)的發(fā)展，超聲檢測也逐漸進入自動化檢測時代。這樣就能檢測出缺陷的大
3、小和形狀，獲得缺陷永久記錄。傳統(tǒng)的射線檢測對人體有傷害，需要添加探傷人員的安全防護措施。另外，射線探傷設備不僅投資大，而且體積龐大，含有檢測結(jié)果的底片不易攜帶，對于人體輻射很大。液浸法檢測需要將被檢件置于水槽中或在工件與探頭之間噴水流，因此在很多場合應用不方便。為克服傳統(tǒng)超聲檢測的不足，利用激光激發(fā)超聲波來檢測使一門新興技術(shù)一一激光超聲檢測技術(shù)應運而生。激光超聲檢測技術(shù)具有非接觸式檢測、遠距離操作、抗干擾能力強、空間分辨率高、可檢測不規(guī)則表面及用于操作空間受限的場合、快速實時、可在惡劣工況下使用
4、等優(yōu)點，目前已逐漸成為無損檢測的重要手段。1超聲激勵技術(shù)研究超聲激勵技術(shù)：激光超聲的產(chǎn)生機理一般有熱彈效應、燒蝕效應、輻射壓力、電致伸縮、介質(zhì)擊穿和汽化膨脹等類型。但在實際應用中主要考慮熱彈與燒蝕兩種方式激發(fā)超聲波。熱彈效應是在入射激光功率密度低于材料表面的損傷閾值（金屬材料一般為107W/cm2）,不會使材料發(fā)生熔化和燒蝕，材料表層吸收了入射激光的能量并轉(zhuǎn)化為熱量，引起熱膨脹而產(chǎn)生表面的切向應力。熱彈效應對材料表面無損傷，并且能產(chǎn)生各種波形，應用最為廣泛。2激光超聲管件焊縫缺陷檢測方案設計l.
5、Nd:YAG激光器2.分束鏡3.凸透鏡或柱面透鏡4.樣品5?放大器6?示波器7?控制卡8?光電二極管9?計算機10.縱橫電機11?橫向電機12?縱向固定板13.PVDF壓電薄膜14?鑄棒15.特氟龍膠16?金屬裝置外殼17.橫向移動滑塊縱向絲桿19.橫向固定底板20.縱向固定底板21.橫向絲桿22.I橫向固定板23.II橫向固定板24.縱向移動滑塊圖2激光超聲缺陷檢測系統(tǒng)利用PVDF傳感器檢測激光聲表面波的實驗系統(tǒng)如圖2所示。波長1064nm、脈寬10ns的Nd:YAG脈沖激光通過柱面鏡聚焦成線
6、光源投射到樣品表面激發(fā)聲表面波。實驗觸發(fā)信號是通過光電二極管（上升時間為100ps）獲取脈沖激光經(jīng)分光鏡反射的散射光來實現(xiàn)。將PVDF傳感器固定在二維精密平移臺上，并使刀劈沿聲表面波傳播方向放置。通過計算機控制橫向電機11,橫向移動滑塊17在橫向絲桿21上移動，從而使PVDF傳感器在試塊表面橫向移動，移動范圍在兩個橫向固定板22-23內(nèi)。通過計算機控制縱向電機，縱向移動滑塊24在縱向絲桿18上移動，移動范圍在12-17內(nèi)，通過縱向移動可以控制PVDF傳感器在樣品縱向移動，從而實現(xiàn)對樣品表面的掃描
7、。當脈沖激光在樣品表面激發(fā)聲表面波時，聲表面波沿表面?zhèn)髦撂綔y點位置，由于聲擾動會導致材料表面發(fā)生微小形變，對PVDF薄膜產(chǎn)生機械應力，通過PVDF薄膜轉(zhuǎn)換為電荷信號，再經(jīng)前置放大器放大，接入至0TDS3054B數(shù)字示波器采集超聲信號。3實驗數(shù)據(jù)分析采用數(shù)據(jù)采集卡采樣頻率100M/S,采用連續(xù)采集方式，并對同時采集三路數(shù)據(jù)。在離焊縫10mm處，固定激光激發(fā)點，并且在焊縫的同一側(cè)平行于管道的中心軸且遠離焊縫的方向進行移動檢測點，每次移動距離20mm。4結(jié)語通過管道數(shù)學模型的建立，對激光熱彈的效應進行
8、了理論分析，并對激光超聲管件焊縫缺陷檢測方案進行了設計。通過實際試驗得到如下結(jié)論：在激光脈沖激發(fā)超聲后，超聲在被測物件中傳播時，損耗較大，并伴隨有頻移、頻散現(xiàn)象發(fā)生，在超聲被激發(fā)的200mm距離內(nèi)可以進行超聲檢測，距離增加后基本上由于信噪比變小，但可以檢測到超聲信號，信號幅度隨檢測點距離增加呈線性減小，信號的頻率基本在9?10MHz左右。通過試驗分析可以得出：利用激光激勵超聲波來檢測管道焊縫缺陷方法具有可行性。參考文獻[1]WhiteR.M.Generationofelasticwavesbyt
