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管道应力检测的超声方法

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管道应力根据管道服役阶段,可以大致分为建设施工期附加应力和管道运营期附加应力。
1)建设期施工附加应力
由焊接强力组对、不规范填埋、不规范施工等因素造成。典型的如管道碰死口施工过程中,由于管线中心不对齐,采用外力强力组对,导致的焊接施工组对应力,进而导致缺陷裂纹发生扩展,造成焊缝失效。
2)管道运营期附加应力
统计2017年以来部分环焊缝质量排查的工作,发现:发现19%的裂纹口在运营期发生了扩展,27%的裂纹是运营期形成并发生扩展。运营期附加应力主要是由于管道的不均匀沉降、地表位移、地质灾害等因素造成。
因此,在建设和运行过程中对管道进行应力测量、评估管道服役状态,以期尽早发现高风险点,已成为亟需解决的问题,也是管道全生命周期管理的必然。


1楼2020-10-24 10:26回复
    现行应力检测方法比较如下:
    盲孔法
    适用于各向同性材料。操作繁琐,不适合低水平残余应力测量,仅限于表面残余应力检测,无法测量内部及在线监测体应力。
    X射线法
    适用于弹性各向异性的同性晶体材料。无损、准确、可靠,测量深度限于微米级。操作需注意电离辐射,成本高,测量效率不高。
    磁测法
    仅适用铁磁材料。操作简单,测量快速,准确度较低。
    超声法
    适用于各种非吸声材料。测量效率最高且无损,操作简单便捷安全,随着现代硬件芯片发展,精度和分辨率得到了很大提升。


    2楼2020-10-24 10:27
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      目前,杭州戬威机电科技有限公司有两款产品超声应力仪(USG)和超声应力测量模块(USGNet)可用于管道应力检测。


      3楼2020-10-24 10:27
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        超声波能灵敏地反映被测件内部的信息,利用超声可无损测定被测对象积聚的应力。基于超声波声弹性理论的应力测试仪是利用了被测对象中超声波速与应力之间的存在固有的关系并将这种特性转为数字信号表征的力学定量检测产品。


        便携工业级超声应力仪
        超声应力仪的应用非常广泛,典型的应用领域包括:轨道交通、船舶、焊缝检测、汽车、桥梁等。检测对象包括:金属、有机材料、玻璃、非金属复合材料、陶瓷等,不仅可以检测表面应力(如残余应力),还可以检测内部应力(如螺栓预紧力)。
        产品特点
        超声波对于大多数介质而言穿透能力比较强,在一些金属材料中穿透能力可达数米,并且超声检测仪器可便携到室外或现场使用,与上述章节所述的其他应力检测方法相比,超声应力仪具有以下优势:
        不对被测对象产生任何损伤;
        高效,单点测试不超过4s,可实现实时检测,也可用于系统集成实现自动化或半自动化应力检测;
        测量深度较大,近表面应力检测深度2mm以内,体应力检测深度10mm以上;
        无任何辐射,操作安全,无需任何防护;
        既可测量应力,也可检测试件内部的缺陷,还可用于高精度测厚;
        适用面广,理论上可以应用于任何非吸声材料;
        便携性强,重量仅有4.5KG,方便野外或现场操作。


        4楼2020-10-24 10:35
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          超声应力测量模块
          超声应力测量模块(USGNet)的设计目标是面向工业级在线或离线超声应力或螺栓预紧力测量设备集成高性能专属模块。主要用于实现应力以及超声螺栓预紧力信号收发及分析处理。USGNet还部署了TCP/IP协议栈和网络接口,具备接入网络能力,是远程在线监测的“利器”。

          USGNet充分考虑了用户集成的便捷性、二次开发周期和成本,在接口和多通道组合监测方面都做了极大的优化,用户只需接入探头线缆、编码器线缆和网线,就可实现应力或螺栓预紧力的监测。
          USGNet具有较强的通用性,典型的应用领域包括:螺栓预紧力监测、管道应力监测、钢结构桥梁及建筑应力监测等。

          单通道检测原理示意图

          多通道组合检测原理示意图
          USGNet作为工业级通用超声应力测量模块,具有以下特点:
          模块化设计,具备快速集成能力,可大大缩小设备的开发和生产周期,低成本解决多通道监测需求;
          优良的抗干扰能力和可靠性,拥有出色的信噪比;
          丰富的二次开发包支持用户自定义监测功能;
          残余应力和载荷应力测量通用,具有良好的功能互换性;
          使用网络接口,具有远程在线监测、操控能力。
          管道应力在线监测案例
          管道应力在线实时监测与预警系统主要用于实现管道应力实时监测及分析处理与预警。该系统核心设备是 USGNet 模块,部署了 TCP/IP 协议栈和网络接口,具备接入网络能力,是远程在线监测和预警的“利器”。

          超声波探头固定于在役管道外表面,探头线缆连接至现场控制柜内的USGNet,USGNet可实时将监测结果上传至云服务器,用户通过UYates人机交互界面可访问任意测点的监测结果。


          5楼2020-10-24 10:39
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