水冷壁管腐蚀低频涡流检测的仿真研究

摘要

水冷壁管是电站锅炉内部的主要构件，对其腐蚀缺陷的在线检测具有巨大的经济价值。低频涡流检测技术对管道内表面的缺陷具有较高的灵敏度，有着很好的应用前景。为了进一步了解该技术，使之更有效的应用于水冷壁管内壁腐蚀缺陷的检测，本文利用有限元分析软件ANSYS对低频涡流检测进行仿真研究，得出的结论将为实际的探头设计及检测提供理论依据。 文章首先根据电磁感应原理对低频涡流检测的工作原理进行介绍，接着通过麦克斯韦方程组了解感应磁场和涡流在被测试件中传播的规律，得出检测试件的内表面缺陷时需要选择适当激励频率的结论，并提出利用相位差大小判断缺陷存在与否的方法。 其次，对一套单通道低频涡流检测设备的电磁场问题进行合理的假设和定义后，建立其三维优化仿真模型，经求解分别得到有、无缺陷时试件表面涡流和感应磁场的矢量分布图，比较其感应电压曲线得出相位差；接着，分别对激励频率、信号幅度及检测线圈放置方式进行仿真计算，分析得出适合水冷壁管检测的各参数范围；并研究了不同缺陷形态下相位差的变化规律，验证了利用相位差大小判断缺陷方法的正确性。 最后，通过增加检测线圈的个数增大探头扫差面积，探头在移动过程中方便的记录位置坐标和感应电压值，有效地提高了检测效率，从计算得到的相位差图形可以判断出缺陷的大致位置，并经实验验证了该方法具有一定的可行性和实用性。 通过上述研究工作，为水冷壁管腐蚀多通道低频涡流检测装置提供有效的设计方案，在一定程度上提高了工作效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1论文的背景及意义

1.2国内外涡流检测的发展现状

1.3涡流检测技术的特点

1.4涡流检测技术的发展方向

1.5研究内容

第二章低频涡流检测的理论分析

2.1工作原理

2.2理论分析

2.2.1导体中的磁场传播

2.2.2导体中的涡流传播

2.3低频涡流检测中的激励频率

2.4相位差定义

2.5本章小结

第三章电磁场计算的有限元分析理论

3.1有限元分析法

3.1.1有限元的基本思想

3.1.2有限元法建模的原则

3.2 ANSYS在电磁方面的应用

3.2.1前处理模块

3.2.2分析求解模块

3.2.3后处理器

3.3 APDL简介

3.4本章小结

第四章低频涡流单通道的参数化三维有限元建模

4.1采用参数化建模的必要性

4.2低频涡流电磁场问题假设

4.3低频涡流检测系统有限元模型的建立

4.3.1电磁问题的定义

4.3.2单元类型的选择

4.3.3定义材料属性和实常数

4.3.4划分网格

4.3.5定义边界条件和载荷

4.3.6求解

4.4缺陷对信号的影响分析

4.5本章小结

第五章低频涡流检测探头的性能分析

5.1激励信号参数分析

5.1.1信号频率变化

5.1.2信号幅值变化

5.2检测线圈的放置方式对检测效果的影响

5.3典型缺陷的参数分析

5.3.1腐蚀缺陷的大小和埋藏深度对相位差的影响

5.3.2裂纹缺陷宽度和埋藏深度对相位差的影响

5.4线扫传感器的初步研究及其实验验证

5.4.1问题的提出

5.4.2设计思路

5.4.3仿真分析

5.4.4实验验证

5.5本章小结

结论

参考文献

校期间发表的学术论文与研究成果

致谢