[发明专利]一种基于超声波测量管道应变的方法

说明书

本发明公开了一种基于超声波测量管道应变的方法，包括以下步骤：在管道上放置超声波换能器，利用发射晶片激发超声纵波，所述超声纵波经t₀(发)时间后到达发射晶片的入射点处，再转化为超声表面波后沿管道表面传播，然后经t_前(发)+t_前(收)时间后传播到达接收晶片的接收点处，再分为两部分，其中一部分超声波经t₀(收)时间后被接收晶片接收，设一次回波的时间为T₁，另一部分超声波继续沿管道表面传播，然后经t+t_前(发)+t_前(收)+t₀(收)时间后再次到达接收晶片的接收点处被接收，设二次回波的时间为T₂，设超声波在管道外表面传播整周的时间t_周，则管道的周长C＝ν·t_周，ν为超声波的传播速度，t_周＝T₂‑T₁，该方法能够准确、可靠测量高温承压管道的周长。

技术领域

本发明属于超声测距领域，涉及一种基于超声波测量管道应变的方法。

背景技术

在电力生产、石油化工等领域，管道被大范围应用于传输高温高压介质，其安全状态直接影响着企业的安全生产。高温管道在服役过程会产生蠕变变形，对于工况或材料等异常时，还会产生异常塑性变形乃至管道失效，蠕变变形和其他异常塑性变形是不可逆的变形，直接关系到管道的安全运行。应变测量是一种监测管道蠕变状态的方法，可通过周长测量获得管道的应变，从而评估管道的安全状态。

目前对于蠕变监测主要有两种方法，一种是采用间接测量的方法，包括无损检测和金相、硬度试验等。另一种是直接测量的方法，包括采用钢带尺、千分尺进行管道蠕变监测和蠕变持久试验。其中无损检测主要作用是发现已经产生的缺陷；金相法可以观察管道的微观组织评价其老化或球化程度，只能抽查；硬度试验多与材料力学性能相关，而影响管道力学性能的因素不止蠕变，即硬度值与管道蠕变无法直接对应；钢带尺或千分尺测量方法在实践过程中测量结果误差大，经常导致蠕变测量数据出现无法合理解释的问题；蠕变持久试验需要破坏管道后取样进行长时间的实验，将数据外推获得蠕变持久强度，费时费力。综上，目前没有一种应变测量方法能够可靠、准确地测量高温承压管道的周长来获得其应变。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于超声波测量管道应变的方法，该方法能够准确、可靠测量高温承压管道的周长。

为达到上述目的，本发明所述的基于超声波测量管道应变的方法包括以下步骤：

在管道上放置超声波换能器，利用发射晶片激发超声纵波，所述超声纵波经t₀(发)时间后到达发射晶片的入射点处，再转化为超声表面波后沿管道表面传播，然后经t_前(发)+t_前(收)时间后传播到达接收晶片的接收点处，再分为两部分，其中一部分超声波经t₀(收)时间后被接收晶片接收，设一次回波的时间为T₁，另一部分超声波继续沿管道表面传播，然后经t+t_前(发)+t_前(收)+t₀(收)时间后再次到达接收晶片的接收点处被接收，设二次回波的时间为T₂，设超声波在管道外表面传播整周的时间t_周，则管道的周长C＝ν·t_周，ν为超声波的传播速度，其中，

T₁＝t₀(发)+t_前(发)+t_前(收)+t₀(收)

T₂＝t₀(发)+t_前(发)+t_前(收)+t+t_前(发)+t_前(收)+t₀(收)