腐蚀在线监测电磁超声传感器研制及应用研究

发布时间：2017-07-19 22:19

  本文关键词：腐蚀在线监测电磁超声传感器研制及应用研究

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【摘要】：电磁超声检测技术作为一项新的无损检测技术,正以其独有的优势在压力容器运行监测中发挥着越来越重要的作用。论文针对运行温度200℃以下管线腐蚀在线监测的关键技术进行了研究,研究内容包括腐蚀在线监测专用电磁超声传感器的设计以及腐蚀造成的区域减薄厚度监测。本文根据管线均匀腐蚀减薄监测要求,在计算机仿真设计基础上,提出采用永久磁铁提供偏置磁场,单线圈激励与接收,电磁超声直入射横波检测方式工作的电磁超声传感器。设计和制作出适用于管线测厚的螺旋线圈传感器结构,采用屏蔽与间隙的组合方式阻止了线圈交变磁场在磁铁表面形成涡流,同时使工件表面的有效作用磁场分布变得均匀,有效消除了磁铁自激振荡对传感器检测信号的影响。采用本文设计和制作的传感器,对厚度均为8mm的4种不同材料进行定点厚度测量,测量精度优于1%。对常温环境下,厚度范围18mm-85mm的20号钢进行定点范围厚度测量,其厚度检测上限可达75mm,在18mm-85mm范围内的测量精度优于±1%。对14mm的Q235进行高温环境下的厚度测量,测量结果显示所研制的传感器在工作温度为26℃-200℃的范围内的厚度检测灵敏度优于0.65%。对采用锆板制作的检测区域大小评定试块的检测结果表明,本传感器可以有效检出尺寸15mm×15mm的区域减薄。对表面粗糙的15CrMOG管段进行测量,测量精度可达到0.7%。本论文的研究成果可用于管线腐蚀在线监测,实现管壁厚度的实时获取,为管线寿命评估提供重要数据支撑。本文的工作也将为电磁超声传感器的研发提供有益参考。
【关键词】：腐蚀监测 电磁超声 计算机仿真 传感器设计
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 课题背景7-8
• 1.2 国内外研究现状及应用8-11
• 1.2.1 电磁超声传感器的研究现状8-10
• 1.2.2 电磁超声传感器的应用现状10-11
• 1.3 本文的研究内容11-13
• 第2章 电磁超声基本理论13-26
• 2.1 引言13
• 2.2 电磁超声工作机制13-18
• 2.2.1 洛伦兹力机制13-15
• 2.2.2 磁致伸缩力机制15-17
• 2.2.3 磁化力机制17-18
• 2.3 电磁超声的工作原理18-21
• 2.4 等效电路模型21-23
• 2.5 电磁超声常用超声波类型23-25
• 2.5.1 纵波（L）23-24
• 2.5.2 横波（S）24-25
• 2.5.3 表面波25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 电磁超声体波传感器激发和接收线圈仿真及设计26-32
• 3.1 引言26
• 3.2 电磁超声体波传感器仿真26-30
• 3.2.1 仿真参数设置26-27
• 3.2.2 螺旋形线圈传感器27-28
• 3.2.3 蝶形线圈传感器28-30
• 3.3 仿真结果分析30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 腐蚀在线监测电磁超声传感器设计及制作32-47
• 4.1 引言32
• 4.2 偏置磁场的选择32-34
• 4.2.1 磁铁类型32-33
• 4.2.2 磁场强度的选择33-34
• 4.3 检测线圈设计34-36
• 4.3.1 线圈的优化34-35
• 4.3.2 线圈线径的选择35-36
• 4.4 磁铁自激振荡的抑制36-45
• 4.4.1 试验系统36-37
• 4.4.2 试验研究37-40
• 4.4.3 试验结果分析40-45
• 4.5 传感器制作45-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第5章 传感器性能测试及结果分析47-59
• 5.1 引言47
• 5.2 传感器性能测试47-57
• 5.2.1 定点测厚及精度47-49
• 5.2.2 定点范围及精度49-50
• 5.2.3 温度承载能力测试50-54
• 5.2.4 检测区域模拟试块测试54-55
• 5.2.5 实际工件试验验证55-57
• 5.3 测试结果分析57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读学位期间发表的学术论文64-65
• 致谢65-66

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本文编号：565126