钢-环氧-钢三明治结构胶层缺陷的导波检测方法研究

钢质环氧套筒广泛应用于油气管道的修复. 套筒与管道之间环氧胶层的完整性直接决定了修复质量. 由于套筒、环氧胶层和管道一起构成了特殊的三明治结构,传统的无损检测方法难以实现胶层缺陷的有效识别,迫切需要发展新的无损检测方法. 该文对钢-环氧-钢三明治结构胶层缺陷的导波检测方法展开了研究.
首先通过半解析有限元方法,计算了三明治结构中导波的频散曲线,通过频散特征、波形结构和衰减特性筛选出了可用于胶层缺陷检测的LS₁波. 接着设计了可用于激励LS₁波的压电换能器,并通过数值模拟和实验验证了换能器的有效性. 然后,通过数值模拟和实验研究了LS₁波与胶层空腔缺陷的作用规律,发现缺陷长度尺寸在4倍波长以内时,LS₁波反射波的幅值随缺陷长度变化近似线性变化. 在此基础上提出了一种信号处理的方法,当缺陷尺寸不小于2倍波长时,该方法可以有效辨识出缺陷反射信号.