玻璃钢夹砂管道声学性能研究.pdf
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1、2023年第6 期特种设备安全技术玻璃钢夹砂管道声学性能研究孟令民邵光彬牛帅丨张绍昆叶家言丨赵书毅!摘要基于穿透法对典型玻璃钢夹砂管道试件进行了声速测量、波长计算及声衰减测量,据此优化了超声双晶探头检测技术参数。研究表明:所测DN2000试件的声速范围在198 8-2 0 34m/s之间,DN1800试件的声速范围在2000-2064m/s之间,当选用晶片频率为1MHz时,波长约为2.0 0 mm,仪器调节试件的声衰减增益值约为2 0 dB,此时满足采用双晶探头技术方案检测玻璃钢夹砂管道检测灵敏度和声衰减增益值的要求。关键词玻璃钢夹砂管道声学性能超声检测探头频率玻璃钢夹砂管道具有轻质高强,耐腐
2、蚀,内壁摩擦小,应用寿命长等优点,已被广泛应用于石油、化工、农业灌溉以及给排水工程。玻璃钢夹砂管道为典型的各向异性复合材料,其结构如图1所示。声波在层与层的界面处会发生严重衰减,其声学性能较各向同性金属材料相差较大2,为保证其缺陷检出率,提高信噪比,宜采用双晶探头进行检测3.41。本文采用穿透法对其声学性能进行了测定,并据此优化了其超声检测技术参数。图1王玻璃钢管道横截面结构图1声学性能测量的技术条件根据前期相控阵检测结果5.6 ,应用2.5MHz频率的超声纵波直探头不能穿透该复合材料,针对大于10mm的复合材料应选用更低频率的超声探头,因此本研究选用频率为0.5MHz、1.0 M H z、1
3、.2 5M H z 的纵波直探头对其进行声速测定。(1)测试试件:公称直径为DN2000,D N18 0 0 的玻璃钢夹砂管道试件。(2)检测设备:汕头CT-23模拟式超声波检测仪,广州多浦乐电子科技有限公司制作的超声波纵波直探头,示波器为SDS1072A双通道数字示波器。(3)耦合剂:甘油。2玻璃钢夹砂试样声速测量采用穿透法测量试件声速,对两试件对应相同位置分别取五个采样点进行测量,并记录回波峰值所对应的收稿日期:2 0 2 3-0 3-17时间,计算出每个采样点所对应的声速。图2、图3分别是同一试样在不同检测频率下测得的声速。210020752050(s/W)/八军单20252000197
4、51950图2 DN2000试样声速装饰2.100层2075内村2050层定长纤馆纯绕层DN2000试样23采样点DN1800试样(s/)/2025200019751950图3DN1800试样声速同一个试件同一个采样点测得的声速存在一定范围的差异。因为每组探头与超声波检测仪的适配度不同,且复合材料内部存在大量细小孔洞,探头放置位置也会存在细微偏差,这些都会影响检测结果,因此同一位置的测量结果也会存在差异。用同一组探头,测量同一个试件,即每张声速图中相连的数据,数据的大小也会有差异,这是因为材料的不均匀性,材料内部存在缺陷而影响声波的声速。通过对比同一试件、不同探头组的测量结果,发现同一个采样点
5、在不同频率下测得的声速变化趋势相同。这说明采样点的声速受采样点内部材料的成分和缺陷的影响。DN2000试件的声速范围在198 8-2 0 34m/s,D N18 0 0试件的声速范围在2 0 0 0-2 0 6 4m/s。在不同的检测频率下,DN1800试件的声速略大于DN2000试件的声速,这是因为两试件中夹砂层和上下两玻璃钢层的厚度不同。在DN2000试件中,玻璃钢与夹砂层厚度的比值为11/26,而在DN1800中该比值为15/15,又因为玻璃钢致密度大于孔洞较多的夹砂层,所以玻璃钢层占比较高的DN1800试件的声速略大。-0.5MHz1MHz1.25MHz0.5MHz1MHz1.25MH
6、z123采样点4532特种设备安全技术2023年第6 期同一试件,随着检测频率的检测增加,衰减增益值会明显降低。当频率为1.2 5MHz时,衰减增益为6.0-13.5dB,3试件中波长的计算根据所测试件声速,由波长计算公式入=S式中入为波长,c为声速,为频率,即可求出不同频率下,试件中波长的大小。试件的波长测量结果如下表1所示。表1试件波长测量结果试件0.5MHz(mm)4.033.99DN20004.003.984.014.054.01DN18004.034.004.02应用1MHz探头组测量时,DN2000试件和DN1800试件的波长约为2.0 0 mm。用0.5MHz和1.2 5MHz探
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