输油管道中缺陷快速定位的应力波技术

刘凯 黄玉玲

摘要：为解决输油管道中裂纹缺陷难于快速定位的问题，基于应力波的特性研究应力波无损检测技术在管道缺陷检测中的应用。借助ANSYS AUTODYN建立多组动态仿真模型，计算并分析仿真结果数据，对比光滑无裂纹缺陷的管道与含有裂纹缺陷管道的应力波传播规律。经过分析应力波的传播变化过程，得出管道裂纹对应力波的干扰规律，进而得到2种利用应力波进行无损检测的方法：一是沿着管道轴向布置测点的检测方法；二是在管道截面布置测点的检测方法。

关键词：无损检测； 应力波； 管道缺陷； 动态仿真； 结构安全

中图分类号：TE9

文献标志码：B

文章编号：1006-0871（2018）01-0048-07

Abstract： In order to solve the problem that it is difficult to position the oil pipeline defects rapidly， a new nondestructive detection method based on stress wave is studied utilizing the characteristics of stress wave. Many dynamic simulation models are built using ANSYS AUTODYN to calculate and analyze the simulation result data. The stress wave propagation rule is compared between the smooth pipeline without crack defects and the pipeline with crack defects. The propagation and change process of stress wave is analyzed， the interference rule of the pipeline crack in the stress wave is obtained， and the nondestructive detection method using stress wave is obtained： one method is to arrange the measuring points along the pipeline axis， the other is to arrange the measuring points at pipeline cross sections.

Key words： nondestructive detection； stress wave； pipeline defect； dynamic simulation； structural safety

0 引 言

管道結构失效多是由微小缺陷逐渐扩展变大引起的，这些微小缺陷都是细小瑕疵在外界物理或者化学的作用下萌生变化形成的。裂纹按其萌生与扩展机理，可分为许多种类。[1]由于材料本身不可避免地存在一些微小缺陷，这些缺陷在外荷载的作用下扩大、连接、扩展，往往造成管道失效破坏。所以，无损检测对结构的质量控制和安全使用起着举足轻重的作用，各个行业都积极探索使用这一技术。

目前，无损检测方法主要有超声波法、射线透照法、磁粉法、渗透法和管材涡流检测法等。[2-4]尽管无损检测技术发展迅速，但是对大型管道缺陷的初步定位仍存在很大的困难。

根据应力波在介质中的传播特性，若在传播途中遇到气孔、裂纹等缺陷形成的结构不连续处，则会发生反射、折射等传播方式的改变，应力波信号对结构的不连续处有高度的敏感性。……