钢制管管角焊缝的数值模拟超声检测方法研究

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1、学校代码10406分类号TG115.28密级论文编号84学号080080401102题目钢制管-管角焊缝的数值模拟超声检测方法研究作者吴文勇学科、专业精密仪器及机械指导教师张路根高工邬冠华教授申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TG115.28学号：080080401102南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）钢制管-管角焊缝的数值模拟超声检测方法研究硕士研究生：吴文勇导师：张路根高工邬冠华教授申请学位级别：硕士学科、专业：精密仪器及机械所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011.6授予学位单位：南昌航空大学AStudyonNumericalSimulati

2、onofUltrasonicTestingontheWeldofSteelT-pipeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnPrecisionInstrumentsandMachinerybyWUWenyongUndertheSupervisionofS.E.ZHANGLugenProf.WUGuanhuaSchoolofTestingandOpto-ElectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune.2011摘要钢管结构由于具有截面性能优良，重量轻

3、，杆件单一，制作安装方便等特点，因此在空间结构方面得到了越来越广泛的应用和发展。实际使用的管节点要承受很大载荷，所以通常有很高的应力集中。为避免发生结构倒塌事故，就要对焊接接头焊缝进行严格的质量检测，而各种直径、壁厚的管节点焊缝的检测一直是无损检测方面的难点。本文主要研究管节点焊缝超声检测，通过理论模拟和实际检测验证相结合，研究管-管角焊缝的有限元模拟方法，达到指导节点焊缝超声检测检测工艺编制的目标。本文采用ABAQUS软件瞬态动力学模块，结合超声检测的特点，建立标准试样和实际管节点焊缝模型，标准试样为CSK-ICj建筑工业行业试样，实际管节点的主管外径为210mm，厚度为10m

4、m；支管外径为168mm，厚度为9mm；焊接形式为T型。实际检测和数值模拟的设备和参数为：Olympus5077PR型超声方波脉冲发射－接收器；Agilent54622A型示波器；折射角为45°、60°、70°，尺寸为6×6mm，频率为2.5MHz的探头。数值模拟是通过对波场动态显示图及晶片中心处一节点的时间-应力图的观察和分析，确定声场在工件中的传播及缺陷和边界对波的作用，并根据反射波的声程和幅度信息对工件中相应的缺陷定位定量。标准试样标准缺陷和实际构件的超声检测结果与数值模拟计算结果进行对比，结果表明：45°、60°、70°探头对应的标准试样标准缺陷声程相差分别为6.4%，5

5、.3%，10.6%，波幅相差分别为9.3%，0.5%，10.2%。所以数值模型建立和数值计算方法正确，可以用于实际检测工艺编制指导。文中在建立T型管角焊缝典型剖面模型的基础上，植入缺陷模型。实际管节点焊缝气孔、坡口未熔合和裂纹缺陷检测的结果与有限元分析软件模拟得出的结果相比较，声程相差分别为6.6%，5.7%，6.7%，波幅相差5.9%，16.3%，1.7%。本课题通过研究T型管角焊缝的有限元模拟方法，从理论上分析了这类复杂焊缝中缺陷的超声检测工艺，为实际探伤中超声探头大小、频率、角度的选择提供了理论背景和重要依据，从而避免了实际操作的盲目性所导致的大量工作，达到节约成本、省事省

6、力的目的。关键词：T型管角焊缝，超声检测，数值模拟，剖面模型，工艺参数IAbstractWiththeadvantagesoffinesectionperformance,lightweight,unitarymemberandeasyinstallationetc,thesteelpipeconstructionhasbeenmoreandmorewidespreadapplicationanddevelopment.TheT-pipemustwithstandthebigload,soithasveryhighstressconcentration.Inordertoavoi

7、dthestructuralcollapseaccident,theweldjointneedsqualitydetection.Butitisdifficulttodetecttheweldjointsofdifferentdiameters,anddifferentdiametersinNDTfields.theultrasonictestforT-pipeisstudiedinthepaper.Basedontheconfirmationofthetheorysimulat